геохимические особенности и межкомпонентные связи горных
advertisement
ФГАОУ ВПО «СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» На правах рукописи Сивоконь Юлия Вячеславовна ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И МЕЖКОМПОНЕНТНЫЕ СВЯЗИ ГОРНЫХ ЛАНДШАФТОВ ЗАПАДНОГО И ЦЕНТРАЛЬНОГО КАВКАЗА 25.00.23 – физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата географических наук Научный руководитель – доктор географических наук, профессор ШАЛЬНЕВ В.А. СТАВРОПОЛЬ – 2015 2 Оглавление Введение ...................................................................................................................... 4 Глава 1. История изучения, теоретические подходы и методы исследования ............................................................................................................ 10 1.1. История геохимических исследований горных ландшафтов Западного и Центрального Кавказа ................................................................................. 10 1.2. Теоретические подходы исследования .................................................. 14 1.3. Методы исследования.............................................................................. 21 Глава 2. Ландшафтный подход и ландшафтная структура ключевых участков исследования........................................................................................... 25 2.1. Лабино-Тебердинский округ................................................................... 28 2.2. Тебердино-Эльбрусский округ ............................................................... 32 2.3. Кубано-Терский округ ............................................................................. 36 2.4. Западнокубанский округ широколиственных лесов ............................ 39 Глава 3. Геохимические особенности и межкомпонентные связи в горных ландшафтах .............................................................................................................. 40 3.1. Геохимические особенности и межкомпонентные связи Софийских среднегорного и высокогорного ландшафтов .............................................. 41 3.1.1. Линейные парные связи ............................................................. 44 3.1.2. Многофакторные связи .............................................................. 51 3.1.3. Биоэкосистемные связи .............................................................. 53 3.1.4. Анализ геохимических особенностей геоботанических высотных поясов ............................................................................................. 54 3.2. Геохимические особенности и межкомпонентные связи Гондарайского среднегорного и Акско-Джалпаккольского высокогорного ландшафтов ...................................................................................................... 58 3.2.1. Линейные парные связи ............................................................. 61 3.2.2. Многофакторные связи .............................................................. 66 3.2.3. Биоэкосистемные связи .............................................................. 68 3.2.4. Анализ геохимических особенностей геоботанических высотных поясов ............................................................................................. 69 3 3.3. Геохимические особенности и межкомпонентные связи Алибекско-Домбайского среднегорного ландшафта .................................. 72 3.3.1. Линейные парные связи ............................................................. 74 3.3.2. Многофакторные связи .............................................................. 77 3.3.3. Биоэкосистемные связи .............................................................. 78 3.3.4. Анализ геохимических особенностей фаций высотного пояса верхней границы леса ..................................................................................... 79 3.4. Геохимические особенности и межкомпонентные связи Каменномостского среднегорного ландшафта широколиственных лесов 81 3.4.1. Линейные парные связи ............................................................. 82 3.4.2. Многофакторные связи .............................................................. 87 3.4.3. Биоэкосистемные связи .............................................................. 89 3.4.4. Анализ геохимических особенностей фаций куэстовых гряд пояса широколиственных лесов .................................................................... 90 3.5. Геохимические особенности и межкомпонентные связи Караугомского и Дзинагадонского среднегорных ландшафтов ................ 93 3.5.1. Линейные парные связи ............................................................. 94 3.5.2. Многофакторные связи .............................................................. 99 3.5.3. Биоэкосистемные связи ............................................................ 100 3.5.4. Анализ геохимических особенностей фаций ......................... 101 3.6. Сравнительный анализ ландшафтно-геохимических особенностей исследуемого региона ................................................................................... 103 Заключение ............................................................................................................. 106 Библиографический список ................................................................................ 108 Приложения............................................................................................................ 121 4 ВВЕДЕНИЕ Актуальность исследования. Ландшафт является сложным природным образованием множества компонентов, объединенных вещественно-энергетическими связями системообразующих в связей и в единое целое информацией. ландшафте выступают В качестве определенные корреляционные связи и зависимости, при которых взаимодействующие компоненты взаимно влияют друг на друга (Лямин, 2001). Несмотря на интерес исследователей к геохимическим особенностям горных ландшафтов Западного и Центрального Кавказа, отмечается явное преобладание почвенно- геохимических исследований. Основное внимание уделялось катенным рядам сопряженных геохимическому районированию. фаций, фону загрязнению Северного Биотические окружающей Кавказа, компоненты среды регионов, почвенно-геохимическому изучались на ограниченных территориях. Комплексные исследования по изучению корреляционных зависимостей и типов связей ведущих компонентов ландшафтных комплексов фактически не осуществлялись. Геохимические исследования этих связей, их динамика позволяют прогнозировать изменения в функционировании природных комплексов, их устойчивости к внешним воздействиям. Тем более, что в Стратегии инновационного развития Российской Федерации на период до 2020 г. большое внимание уделяется вопросам природоохранной деятельности. Объект исследования – среднегорные и высокогорные ландшафты Западного и Центрального Кавказа. Предмет изучения – геохимические особенности и межкомпонентные связи горных ландшафтов региона исследования. Цель исследования – анализ геохимических особенностей компонентов горных ландшафтов и выявление межкомпонентных связей в фациальных геохимических структурах. Задачи исследования: 1. Выделить этапы геохимических исследований в регионе и рассмотреть теоретические основы философской категории «взаимосвязь» применительно к ландшафтным исследованиям. 5 2. Изучить вертикальную традиционными методами геохимическую парных связей и структуру пополнить банк фаций данных геохимических исследований изучаемого региона. 3. Провести исследование многофакторных корреляционных и биоэкосистемных связей основных компонентов разных типов моделей, определяющих формирование геохимических условий и напряженности геохимической среды фаций горных ландшафтов, их количественно- качественные показатели. 4. Изучить специфику изменения геохимических особенностей в фациальных рядах высотных геоботанических поясов горных ландшафтов. Фактический материал, положенный в основу диссертационного исследования, собран автором во время экспедиций и полевых практик кафедры физической географии и ландшафтоведения Северо-Кавказского федерального университета в летние сезоны в течение 5 лет с 2009 г. по 2013 г. Для изучения геохимических характеристик компонентов ландшафтов в доминантных урочищах и фациях отбирались почвенные, растительные образцы, отлавливались насекомые травянистого яруса (хортобионты), являющиеся фитофагами по типу питания. Всего отобрано более 350 образцов, из них 138 почвенных, 160 растительных, 53 улова беспозвоночных. Во всех отобранных образцах методом инверсионной вольтамперометрии определялось содержание четырех химических элементов (свинца, кадмия, меди, цинка). Лабораторные анализы проводились автором в лаборатории почвоведения и геохимии ландшафта кафедры физической географии и ландшафтоведения СевероКавказского федерального университета. Методология и теория исследования базируется на системном, ландшафтном и ландшафтно-геохимическом подходах, учении о горном ландшафте: его морфологии, биоразнообразии, геохимической среде жизни биоты. Изучение ландшафтов Западного и Центрального Кавказа проводилось на основе принципов школы регионального ландшафтоведения, сформированных в научных работах С.В. Калесника, А.Г. Исаченко, А.Н. 6 Солнцева, В.Б. Сочавы, К.И. Геренчука, В.А. Шальнева и др. В ландшафтном подходе природный ландшафт как реальный объект исследования рассматривается в качестве фокуса территориальной организации компонентов биосферы на базе связей абиотических и биотических форм движения материи. Геохимические особенности рассматривались биоэкосистемных с морфологических использованием моделей. В единиц линейных, ландшафтов геосистемных ландшафтно-геохимических и исследованиях использовались теоретические положения, описанные в работах Б.Б. Полынова, М.А. Глазовской, В.В. Добровольского, Н.С. Касимова, И.А. Авессаломовой, В.В. Дьяченко, В.А. Алексеенко, В.Е. Закруткина и др. Основой ландшафтноэкологического подхода послужили положения биотики ландшафтов (А.А. Лиховид, К.Ю. Шкарлет, В.В. Конева и др.), в концептуальной основе которой лежит изучение геохимических условий и среды. Методика использованием исследования группы основана методов: на ландшафтном геохимических, подходе с математических, моделирования, ландшафтного, функционального и сопряженного анализа, а также картографического. Научная новизна: 1) выделены этапы геохимических исследований в изучаемом регионе, позволившие сформулировать цель данного исследования; 2) изучена вертикальная геохимическая структура фаций методами парных связей и пополнен банк геохимических данных исследуемого региона; 3) проведен анализ межкомпонентных корреляционных и биоэкосистемных связей фаций в различных высотных поясах изучаемого региона; 4) рассмотрены межкомпонентные корреляционные и экосистемные связи, выделены их типы, позволившие понимать некоторые особенности формирования геохимических условий и напряженности геохимической среды фаций высотных геоботанических поясов горных ландшафтов и рекомендовать данный метод для мониторинга динамики ландшафтных комплексов; 7 5) результаты исследования геохимических условий и геохимических сред фаций отражают не только количественно-качественные показатели устойчивости геохимической структуры, но и позволяют понять особенности формирования геохимического фона высотных поясов горных ландшафтов. Практическая значимость. Системный анализ геохимических особенностей и корреляционных связей фаций горных ландшафтов позволил пополнить банк данных геохимических исследований как охраняемых территорий, так и районов активного сельскохозяйственного и туристического использования. Их сравнительный анализ дает возможность осуществлять прогноз антропогенного влияния на количественные и качественные показатели геохимических условий и геохимической среды природных комплексов. Это может стать одной из методик мониторинга окружающей среды. Результаты исследования могут быть использованы для оценки состояния природно-антропогенных геосистем. Поэтому полученные выводы важны для природоохранных организаций, комитетов по экологии и охране окружающей среды, по земельным ресурсам и землеустройству, так как они включают в себя анализ геохимических особенностей и межкомпонентных связей антропогенно нарушенных и используемых в хозяйстве территорий. Частично результаты научного исследования используются в учебном процессе кафедры физической географии и ландшафтоведения Северо-Кавказского федерального университета, в частности при изучении дисциплин «Ландшафтоведение», «Геохимия и геофизика ландшафта», «ГИС в биотике и геохимии ландшафтов». Содержание диссертационного исследования отражается в положениях, выносимых на защиту: 1. Исследования геохимических особенностей горных ландшафтных комплексов с использованием геосистемных моделей и математических методов позволили изучить современное состояние геохимической структуры фаций, взаимодействие и взаимовлияние компонентов, геохимических условий и напряженность геохимической среды. особенности 8 2. Геохимические особенности фациальных структур отражают разные типы межкомпонентных связей: парные линейные, многофакторные корреляционные и биоэкосистемные, определяющие специфику множественных геосистемных и биоэкосистемных связей субъектов с компонентами среды. 3. Уровни концентраций и степень обогащения почв элементами в ландшафтах увеличиваются в фациальных рядах сверху вниз по склону, что определяется системообразующей ролью потоков вещества в каскадной ландшафтно-геохимической системе. 4. Различия геохимических особенностей фаций, количественно- качественные показатели биоэкосистемных связей геохимических во многом условий и отражают напряженности закономерности внутриландшафтной дифференциации высотных геоботанических поясов. Апробация работы и публикации. Основные положения работы были представлены на: Международной научно-практической конференции «Географические проблемы сбалансированного развития староосвоенных регионов» (Брянск, 2010); Международной конференции «Антропогенная трансформация окружающей среды» (Пермь, 2010); Международной научнопрактической конференции «Наука и просвещение» (Санкт-Петербург, 2011); 55-й, 56-й и 57-й научно-методических конференциях «Университетская наука – региону» (Ставрополь, апрель 2010, 2011, 2012); межвузовских научных чтениях имени В.И. Вернадского «Проблемы естественнонаучного образования» (Ставрополь, 2011); I Международной научно-практической конференции «Наука и просвещение» (Киев, 2011); 4-й молодежной научной школе-семинаре «Природно-антропогенные геосистемы: мировой и региональный опыт исследований» (Курск, 2012); VIII Международной научнопрактической конференции «Актуальные проблемы современной науки» (Перемышль, 2012); Международной научной конференции (Пятые чтения, посвященные 95-летию со дня рождения Ф.Н. Милькова) «Структурнодинамические особенности, современное состояние и проблемы оптимизации 9 ландшафтов» (Воронеж, 2013), 2-й «Грани Всероссийской интернет-конференции науки» (Казань, 2013). Автор диссертации прошел две научные стажировки в НИИ «Химаналит» (г. Санкт-Петербург, 2011) и Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова (Москва, 2013), а также прошел обучение на Второй научно-практической школе Русского географического общества «География в современном мире: проблемы и перспективы». По теме исследования опубликовано 16 работ, в том числе 4 в журналах, входящих в перечень ВАК Минобразования и науки России. Объем и структура работы. Кандидатская диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка. Она содержит 145 страниц текста, включает 59 рисунков, 13 таблиц и 10 приложений. Список литературы содержит 119 источников, в том числе четыре иностранных. Автор выражает глубокую благодарность за безотлагательную и своевременную помощь научному руководителю профессору В.А. Шальневу. Автор признателен к.г.н. Т.В. Дегтяревой за ценные советы и критические замечания, а также всем сотрудникам кафедры физической географии и ландшафтоведения Северо-Кавказского федерального университета принимавшим участие в проведении полевых и лабораторных работ, положенных в основу диссертационного исследования. 10 ГЛАВА 1. ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ, ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 1.1. История геохимических исследований горных ландшафтов Западного и Центрального Кавказа Ландшафты Северного Кавказа и отдельных его частей изучены достаточно хорошо. Несмотря на это, региональные ландшафтно- геохимические и биогеохимические исследования, подтвержденные большим объемом полевых работ и опробованием различных компонентов ландшафтов на Кавказе, получили свое развитие лишь в конце ХХ века. I этап геохимических исследований горных ландшафтов пришелся на 1960 – 1990 гг. В рамках подобных исследований географами и почвоведами применялся подход Б.Б. Полынова, основанный на особенностях миграции элементов в ландшафте. Одной из первых работ по картографированию геохимического содержания явились карты геохимических ландшафтов для европейской части России и СССР в целом (Перельман, 1964) и карта для северного склона Большого Кавказа (Добровольский, Ржаксинская, 1967). Значимой является работа Е.В. Рубилина «Микроэлементы в почвах Северного Кавказа» (1968). Применение почвенно-геохимического подхода нашло отражение в исследованиях горных почв на территории Тебердинского заповедника, осуществлявшихся А.К. Серебряковым, А.Н. Чикалиным, В.А. Шальневым (1972, 1977). Геохимические работы Н.Г. Назарова проводились в высокогорьях Центрального Кавказа (1978). Геохимические ландшафты Центрального Кавказа описаны О.Е. Клепфер и В.В. Дьяченко (1986). При их участии составлена карта геохимических Кабардино-Балкарской А.И. Перельмана (1990). АССР ландшафтов и Северо-Осетинской АССР под редакцией В.А. Алексеенко и В.В. Дьяченко осуществили районирование Центрального Кавказа по условиям геохимических поисков в масштабе 1:500000 (1987). Масштабные почвенные и почвенно-геохимические исследования Центрального Кавказа провел Э.Н. Молчанов (1988, 1989, 1990). 11 II этап (1990 – 2000 гг.) характеризовался снижением интереса к научным исследованиям в целом и, как следствие, сравнительно небольшим количеством работ по геохимии горных ландшафтов Западного и Центрального Кавказа. В исследованиях И.А. Авессаломовой (1991) говорится о необходимости наблюдений за естественной геохимической структурой ландшафтов, основу которой составляет весь комплекс биотических и биокосных связей, возникающих в ходе биогеохимического круговорота. А.В. Хорошев осуществил ландшафтно-геохимическую индикацию антропогенных изменений ландшафтов Центрального Кавказа (1994) и провел оценку по их устойчивости (1995), а также изучил некоторые закономерности связей компонентов ландшафтов (2003, 2004, 2005, 2008, 2010, 2012, 2013). Наибольший вклад в ландшафтно-геохимические исследования на данном этапе внес В.В. Дьяченко, который провел региональные ландшафтногеохимические исследования горной части Северного Кавказа (1991), выявил особенности миграции элементов в почвах геохимических ландшафтов Центрального и Восточного Кавказа (1996) и геохимические особенности почвообразующих комплексов (1999), описал формирование аномалий тяжелых металлов на геохимических барьерах в почвах под воздействием интенсивной ветровой эрозии (1999), а также совместно с В.В. Песенко описал ландшафтно-геохимические особенности распределения W, Mo, Sn в почвах Северного Кавказа (1999). Во время последнего этапа (начало 2000-х гг.) стали окончательно складываться основные направления геохимических исследований. Институт экологии горных территорий Кабардино-Балкарского научного центра с начала 2000-х годов занимается изучением биогеохимических особенностей компонентов ландшафтов Центрального Кавказа (Гедгафова, Улигова, 1999; Рапопорт, Гедгафова, Улигова, 2000; Гедгафова, Улигова, Ланцов, Рапопорт, 2001; Улигова, Гедгафова, Чапаев, Бестемьянова, 2004; Гедгафова, Улигова, 2007). В этих работах исследуется содержание тяжелых металлов в системе почва – растение – животное, образцах органов и тканей животных, 12 проанализированы данные по уровням содержания тяжелых металлов в организмах малых лесных мышей. А.В. Хорошев (2001) в своей работе предлагает на основе применения статистических методов методику снижения размерности геохимической системы регионального масштаба; им установлена чувствительность микроэлементов к каждому из основных факторов дифференциации. Интересными являются исследования И.А. Авессаломовой, касающиеся биогеохимической структуры горных ландшафтов Северного Кавказа (2002). Ею на основе данных катенарного анализа показана структурно-функциональная организация многоярусных субсредиземноморских ландшафтов и установлены факторы их внутренней дифференциации, определяющие пространственное соседство различных вариантов катен. Дана систематика катен и выявлены разнонаправленные тенденции латерального перераспределения химических элементов и места их локализации. В результате полевых исследований бассейна р. Баксан установлены фоновые биогеохимические параметры высокогорных ландшафтов, определяющие их структурную биогеохимическую организацию. Значимое, с прикладной точки зрения, исследование проведено П.Л. Головинским (2002), изучившим динамику геохимических последствий антропогенной трансформации ландшафтов горных территорий. Значительный вклад в изучение геохимии ландшафтов Кабардино-Балкарии и Северной Осетии внесли работы основателя и директора научно-исследовательского института геохимии биосферы РГУ В.А. Алексеенко. Под его руководством составлены и изданы карты геохимических ландшафтов. Классификационная система геохимических ландшафтов В.А. Алексеенко базируется на ряде таксономических уровней, ландшафтно-геохимические на которых особенности учитываются внешних определенные фактов миграции химических элементов. Биогеохимические аспекты рассматриваются при анализе факторов закономерностей накопления концентрации химических металлов элементов растениями организмами, в различных ландшафтно-геохимических условиях. В.В. Дьяченко выявил закономерности 13 формирования геохимического спектра почв Северного Кавказа и провел ландшафтно-геохимическую оценку развития ландшафтов (2001, 2002). В его диссертационном исследовании (2004) рассматриваются в основном геохимические особенности почв, так как именно в них пересекаются и взаимодействуют все компоненты ландшафтов. Для почв и горных пород геохимических ландшафтов региона рассчитаны параметры распределения и региональные кларки микроэлементов. Охарактеризована геохимическая специфика ландшафтов с различным растительным покровом. Автор установил геохимические особенности географической дифференциации и оценил антропогенное преобразование геохимических ландшафтов всего макросклона Северного Кавказа. В работе А.Б. Санниковой (2005) разрабатываются научные проблемы, связанные с изучением природных и техногенных факторов миграции, концентрации и перераспределения тяжелых металлов в системе «почва – растения». Содержательной, с точки зрения биогеохимии, является статья А.Ю. Хадикова (2009), в которой оценивается содержание тяжелых металлов в почвах и растениях ландшафтов РСО-Алании. О.К. Вдовиной проведена оценка эколого-геохимической природной опасности высокогорных территорий (2009). Л.А. Чагарова выявила ландшафтно-геохимические особенности морфоструктур Передового хребта (2010). И.И. Сердюков, А.В. Шевченко и Р.Р. Каширгова изучили дифференциацию элементов в ландшафтах Приэльбрусья (2011). Интересной работой по изучению дифференциации геохимического пространства и геохимической структуры ландшафтов является исследование Э.Н. Суторминой (2010), в рамках которой проведен анализ геохимических характеристик основных компонентов горных ландшафтов Тебердинского заповедника на примере хребта Малая Хатипара, определены особенности вертикальной дифференциации геохимических показателей в пределах пространства отдельных фаций, изучено латеральное распределение элементов в каскадных системах для выявления геохимических особенностей структуры 14 фаций в пределах основных геохимических поясов, определены изменения в содержании химических элементов в почвах в районе селитебных территорий. Важной теоретической работой является статья о необходимости применения биогеохимического подхода в изучении топического пространства фаций горных ландшафтов (Дегтярева, Шальнев, 2010). Таким образом, в ходе всей истории геохимического изучения горных ландшафтов Кавказа основной информативных данных. корреляционных зависимостей акцент Комплексные и типов был сделан на получение исследования по изучению связей ведущих компонентов ландшафтных комплексов не осуществлялись. Применение математических методов и моделирования в таких исследованиях позволит выявить корреляционные зависимости биоты, биокосных и абиотических компонентов и особенности геохимической структуры морфологических единиц и ландшафтов в целом. 1.2. Теоретические подходы исследования Методологической философский, основой настоящего системно-синергетический, исследования ландшафтный и являются ландшафтно- геохимический подходы. Философский подход предполагает изучение ландшафтов через категорию взаимодействия. В данном случае взаимодействие отражает процесс воздействия различных компонентов ландшафта друг на друга, их взаимную обусловленность, обмен веществом, энергией, информацией, особенности функционирования. Взаимодействие является объективной и универсальной формой движения и развития, определяющей существование и структурную организацию ландшафта. Результатом взаимодействия компонентов ландшафта является их взаимосвязь, что позволяет исследовать структуры-состояния (т.е. ситуации в ландшафте на определенный момент времени). В то же время, не умаляя значения диалектики как метода для анализа структур-состояний, 15 современное мышление требует применения триалектики для изучения структур-процессов, т.е. функций (Каширин, 1998). Диалектико- триалектическая парадигма открывает возможность связать воедино структуру и функцию и решить некоторые вопросы, касающиеся целостности ландшафта с использованием моносистемных и биоэкосистемных моделей (Шальнев, 2004). Системно-синергетический подход заключается в целенаправленном изучении сложных многокомпонентных объектов и способствует комплексному изучению сложных объектов реальности. Его основные положения были разработаны Л. фон Берталанфи. Специфика исследования в рамках системного подхода выражается в стремлении построить целостную картину объекта путем раскрытия его структуры и взаимосвязей между компонентами. Проникновение системного подхода в географию диктовалось необходимостью упорядочения и осмысления множества новых данных. Логическим продолжением системного подхода в географии является понятие ландшафта как геосистемы. Этот термин ввел В.Б. Сочава (1963) для того, чтобы подчеркнуть системный характер сложных географических объектов географической действительности и их целостность. В основе учения о ландшафте как сложной геосистеме лежит идея целостности и единства его внутренней динамики. Природный ландшафт рассматривается как реальный объект исследования в качестве фокуса территориальной организации компонентов биосферы с позиций холизма (отражения абиотического, биотического и биокосного вещества биосферы в пространстве объединены ландшафта) в единое (Шальнев, целое 2007). Компоненты вещественно-энергетическими ландшафта связями и информацией. Наиболее целесообразно их исследовать на уровне фаций, которые являются наименьшими морфологическими единицами ландшафта с корреляционными связями между компонентами различных структурных уровней организации материи (абиотической, биокосной и биотической). Фация обычно приурочена к одному элементу мезорельефа или отдельной 16 форме микрорельефа, обладает однородными условиями увлажнения и инсоляции (тепловлагообменом) и, как следствие, включает один или несколько близких биоценозов, часто с наличием в горах элементов микрокомплексности (Шальнев, 2004). Она является элементарной ландшафтно-геохимической единицей. Ученые-геохимики давали ей разные наименования. У Б.Б. Полынова это был «элементарный ландшафт», у И.В. Ларина – «микроландшафт», у Л.С. Берга и Н.А. Солнцева – «фация», у В.Н. Сукачева – «биогеоценоз». М.А. Глазовская такие единицы называет «элементарными ландшафтно-геохимическими системами» и считает, что их целостность обеспечивается более тесными внутренними миграционными связями, чем между соседними элементарными системами. Фациальный подход позволяет изучать не только взаимосвязь структур-состояний (в нашем случае линейных и интегральных), отражающих особенности геохимических природных условий, но и структуры-процессы с помощью биоэкосистемных моделей, характеризующие состояние и качество сложившейся геохимической среды. Устройство фации наиболее просто рассматривать на примере моделей: линейной, геосистемной (интегральной) и экосистемной (рис. 1). Рис. 1. Модели фаций (Охрана ландшафтов, 1982) I – линейная; II – геосистемная; III – биоэкосистемная; 1,2,3 – абиотические компоненты; 4 – биотические (биологические) компоненты; 5 – межкомпонентные связи; 6 – подсистема «хозяин»; 7 – подсистема «среда» 17 Данные модели, обладая сходством набора элементов и связей, существенно различаются направленностью внутрисистемных связей. Особенности геохимических условий обычно изучались с использованием линейной модели, для которой типично признание равенства всех компонентов, равнозначность всех их связей. Такая модель традиционна в геохимических исследованиях и отражает вертикальные связи между компонентами в фациальном пространстве. Здесь можно проследить парные связи между компонентами фаций и выявить зависимости распределения элементов в последовательной биогеохимической цепи: горные породы → почвы (коэффициент радиальной дифференциации) → растения (коэффициент биологического поглощения (Кб), Перельман, 1975) → насекомые-фитофаги (коэффициент дискриминации (Кд), Ковальский, 1974). Отражение зависимости в накоплении элементов определяется набором показателей: – коэффициент радиальной дифференциации (Крд), который представляет собой отношение содержания элемента в почве к содержанию в почвообразующем комплексе и характеризует результаты и мощность геохимических процессов концентрации-рассеяния; – коэффициент биологического поглощения (Кб), представляющий собой отношение количества элемента в золе растений к его количеству в почве. Отражает связь среды и физиологической роли химического элемента, а также выявляет участие каждого элемента в биотическом круговороте, роль организмов-индикаторов и организмов-концентраторов; – коэффициент дискриминации (Кд), отражающий отношение количества элемента в организме травоядных животных к его количеству в кормовых растениях и раскрывающий процессы обмена вещества (Ковальский, 1974). Чаще всего зависимость приобретает линейный характер с постепенным уменьшением концентрации элементов при последовательном переходе их от абиотических компонентов к биотическим (от простого к сложному) и 18 трансформации физических процессов в биохимические. При этом существуют и отклонения, связанные с биогеохимической специализацией растений или антропогенной нагрузкой на ландшафт. Пирамидальная структура таких геохимических диаграмм показывает перераспределение элементов от материнской породы к фитофагам. Такая структура созвучна с законом пирамиды энергий Р. Линдемана (Реймерс, 1990). Такие линейные зависимости обеспечиваются особенностями природных условий и геохимической обстановкой, благоприятной для миграции химических элементов в пространственной структуре фации, что позволяет подойти к пониманию такого важного понятия, как геохимические условия. Их особенности дают возможность понять формирование геохимической структуры фаций и изучить причинно-следственные связи, сложившиеся в ней. При помощи геосистемной (интегральной) или многофакторной модели возможно проведение корреляционного анализа, который определяет геохимическую структуру ландшафта как состояние, возникающее в результате многовариантного и неоднозначного поведения взаимосвязей различных компонентов, которые развиваются вследствие открытости, притока энергии извне, нелинейности внутренних процессов. В таких сложных образованиях системообразующими являются корреляционные связи, а не причинноследственные как в диалектических системах, образующих структурные уровни организации материи. Ландшафты же образуют такую географическую реальность, которая представлена корреляционными системами (Лямин, 2001). Коррелятивизм в целом является частью теории познания и представляет собой взгляд, согласно которому субъект и объект являются соотносительными (коррелятами), друг от друга неотделимыми и один без другого немыслимыми (Большой словарь…, 2007). Термин «корреляция» (correlation) впервые в научный оборот ввёл французский палеонтолог Жорж Кювье (1834), сформулировав принцип корреляции – закон соотношения частей животного организма как взаимообусловленных частей, связанных в единое 19 целое. А.Н. Северцов (1949) развивал учение об исторических корреляциях с позиций эволюционного подхода. Теория эволюции онтогенетических корреляций была изложена в ряде статей И.И. Шмальгаузена (1942). В математической статистике этот термин первым стал использовать английский биолог и статистик Фрэнсис Гальтон в конце XIX века (Елисеева, Юзбашев, 2002). В настоящее время в математической статистике корреляция представляется как вероятностная или статистическая зависимость, не имеющая строго функционального характера. Корреляционная зависимость возникает тогда, когда один из признаков зависит от второго или от нескольких других признаков. В географических исследованиях взгляд на корреляцию сложился с внедрением системного подхода и выявлением пространственно-временных корреляционных связей природных компонентов, что позволило определять тенденции их развития и изменения в структуре ландшафтов (Сочава, 1978). Для ландшафта как для всякой корреляционной системы особенно существенна степень тесноты связей между составляющими его компонентами. В качестве системообразующих связей в ландшафте выступают определенные корреляционные зависимости. При этом биотические компоненты ландшафта характеризуются определенными формами и закономерностями корреляционных отношений с другими компонентами ландшафта. Проследить корреляционные связи можно, рассмотрев процессы передачи энергии, вещества и информации биогеохимическая между корреляционная компонентами. система фации И в этом представляет случае собой функционирующую систему, обусловленную корреляционными зависимостями компонентов живой и неживой природы. В таких системах невозможно проследить всю множественность связей при помощи только парных коэффициентов корреляции. Здесь приходится иметь дело (многофакторная) с многофакторными модель вскрывает зависимостями. особенности Геосистемная и моделирует географическую реальность ландшафта более подробно (Елисеева, Юзбашев, 20 2004). Многофакторная корреляция характеризует ландшафта и его природных условий, а также устойчивость следовательно, отражает и устойчивость взаимосвязей в нем и его морфологических единицах. Величина данной корреляции может варьироваться от 0 до 1. Чем ближе результат к 1, тем выше многофакторная корреляция геосистемы и тем устойчивее взаимосвязи между компонентами в ландшафте. В биоэкосистемной модели фации межкомпонентные связи изучаются с позиций ландшафтной экологии. Для этой модели характерна направленность связей со стороны природных компонентов «среды» на главный элемент – «хозяина» (субъект). Как следствие, здесь складываются субъект-объектные отношения, сущность которых строится по принципу экоцентрических прямых и обратных связей, а эмерджентные свойства проявляются в формировании инвариантных свойств качества природной среды жизни биоты. В процессе обмена химическими элементами в таких отношениях происходит формирование определенных отношений между субъектом и объектом, и возникает напряженность геохимической среды (или напряженность биоэкосистемных связей). Для количественного выражения нами вычислялся коэффициент напряженности биоэкосистемных связей путем нахождения средней арифметической между двумя величинами: отношением средних концентраций элементов в компонентах среды к концентрациям в организмах беспозвоночных и средних концентраций элементов в организмах беспозвоночных к концентрациям в компонентах среды. Геохимическая среда выступает как эмерджентное свойство биоэкосистемной модели, формирующееся в субъект-объектных отношениях. В таком случае геохимические природные условия трансформируются в понятие геохимической среды фаций. Резюмируя приведенные выше материалы, можно сказать, что используемые модели позволяют раскрыть сущность биогеохимической структуры морфологических единиц ландшафта, а также межкомпонентные связи в них. Это позволяет более полно охарактеризовать такие важные 21 понятия в теории геохимии ландшафта, как природные геохимические условия и геохимическая среда. 1.3. Методы исследования Исследование геохимических особенностей горных ландшафтов Западного и Центрального Кавказа проводилось в летние сезоны в течение 5 лет с (2009 г. по 2013 г.) на пяти ключевых участках. Ландшафтной основой исследований послужил ряд крупномасштабных ландшафтных карт ключевых участков (прил. 6, 7, 8, 9, 10). Изучение геохимических особенностей проводилось в рамках систем экспериментальных площадок в разных геоботанических поясах. Для изучения геохимических характеристик компонентов ландшафтов на каждой экспериментальной площадке нами были отобраны почвенные, растительные образцы, отловлены насекомые травянистого яруса (хортобионты). Образцы почв отбирались с экспериментальных площадок, имеющих размер 10×10 м из 5 точечных, проб расположенных «конвертом». Отбор проб проводился согласно требованиям к отбору почв, изложенным в ГОСТах 17.4.3.01–83, ГОСТ 17.4.4.02–84, ГОСТ 28.16.8–89, а также в «Методических рекомендациях…» (1981, 1982). Единичные пробы отбирались до глубины 5–10 см. Почвенные образцы тщательно перемешивались и квартовались. Особое внимание уделялось травянистой растительности, так как это наиболее мобильный ярус, для которого зафиксирована максимальная скорость оборота элементов (Авессаломова, 2006). Для анализа травянистой растительности производился отбор смешанного образца с экспериментальной площадки путем взятия укоса в 10-кратной повторности. Вес сухого вещества в образце растительности составлял около 300 г. Для геохимического опробования животных были выбраны беспозвоночные травяного покрова (хортобионты), являющиеся фитофагами по типу питания (появляется возможность проследить миграцию химических элементов по трофической цепи). Фитофаги – вторая (после сапрофагов) по 22 значению группа животных, которая непосредственно влияет на вовлечение элементов в круговорот. Наиболее простой способ отлова насекомых травяного покрова – это методика кошения энтомологическим сачком стандартного размера (Фасулати, 1971). Контрольной группой беспозвоночных были выбраны растительноядные представители хортобионтов, так как они распространены повсеместно и особи встречались во всех уловах насекомых. Выбор этой контрольной группы беспозвоночных обусловлен также тем, что представители этих отрядов приурочены к тому или иному месту обитания, не мигрируют на большие расстояния и ведут более или менее оседлый образ жизни в ранге урочищ, в которых проводилось исследование. Лабораторные анализы уровня кислотности и содержания гумуса в почвах, а также концентрации элементов во всех отобранных образцах проводились автором в лаборатории почвоведения и геохимии ландшафта кафедры физической географии и ландшафтоведения Северо-Кавказского федерального университета. Определение содержания гумуса в почве проводилось по методике «РП002 Определение общего гумуса мокрым сжиганием по И.В. Тюрину», утвержденной директором СНИИСХ А.Н. Абалдовым в 2003 г. Данная методика основана на окислении углерода органического вещества почвы избытком бихромата калия в кислой среде. Индикатором служила фенилантраниловая кислота. В качестве информативных показателей выбраны концентрации свинца, кадмия, цинка и меди в различных компонентах ландшафта. Данный выбор объясняется тем, что соединения этих элементов отличаются распространенностью, токсичностью и способностью к накоплению в живых организмах (биоаккумуляции). Хорошая растворимость подобных соединений способствует высокой миграционной способности. Свинец и кадмий входят в перечень химических элементов, подлежащих мониторингу в природных средах биосферных заповедников. 23 Лабораторная обработка почвенных, растительных проб и проб насекомых осуществлялась согласно «Методике выполнения измерений массовой доли меди, свинца, кадмия и цинка в пробах почв, донных отложениях, растениях и пищевых продуктах» на «Полярографе АВС-1.1». Методика разработана НТФ «Вольта», регламентирована в документе 11-03 МВИ (СПб, 2003), аттестована в соответствии с ГОСТ Р 8.563–96 по результатам метрологической экспертизы материалов по разработке МВИ. Определение концентраций ряда химических элементов проводилось методом инверсионного вольтамперометрического анализа, основанного на предварительном накоплении анализируемого вещества на индикаторном электроде электролизом при контролируемом потенциале с последующим электрохимическим его растворением при линейно изменяющемся потенциале. Этот метод является относительно новым и в последние годы стал альтернативным методу атомно-адсорбционной спектрометрии с пламенной атомизацией. Он является более точным и позволяет определять концентрацию элементов с точностью до четвертого знака. Метод заключается в доведении отобранной пробы почвы, растений или организмов насекомых до воздушносухого мелкодисперсного состояния, обработке пробы кислотами (соляной и фтористоводородной) и разложении мешающих органических соединений и последующем определении в кислотной вытяжке элементов (свинца, меди, кадмия и цинка) методом инверсионной вольтамперометрии. Измерения проводились в два цикла, и вычислялось среднее значение массовой концентрации элемента. Анализ проб осуществлялся по методу стандартной добавки с помощью программы для персонального компьютера, которая позволяет проводить измерения в автоматическом режиме. Для каждой серии проб проводился холостой опыт в двукратной повторности, включающий все стадии определения элементов для выявления погрешности. Среднее квадратичное отклонение сходимости результатов параллельных определений концентраций составило 0,057 в диапазоне от 0,020 до 0,50 мг/кг и 0,042 в диапазоне от 0,50 до 150 мг/кг. 24 Определение щелочно-кислотных условий почвенных образцов (рН) проводилось на лабораторном иономере И-160 МИ. Подобный метод определения кислотности основан на измерении прибором ЭДС гальванической цепи, состоящей из стеклянного электрода, потенциал которого зависит от концентрации положительно заряженных ионов водорода в исследуемом растворе. Описание геохимических особенностей и межкомпонентных связей в ландшафтах производилось начиная от альпийского геоботанического пояса вниз по склону. Статистическая обработка полученных результатов проводилась с использованием программного обеспечения Statistica 6.0, и MS Office Excel. В результате статистической обработки результатов опробования был вычислен ряд показателей: среднее содержание (среднее арифметическое) химических элементов, среднее линейное отклонение, стандартное отклонение, а также коэффициент вариации или мера относительного разброса величин. Вычисление коэффициентов многофакторной корреляции проводилось по методике, изложенной в учебнике «Общая теория статистики» (Елисеева, Юзбашев, 2002). 25 ГЛАВА 2. ЛАНДШАФТНЫЙ ПОДХОД И ЛАНДШАФТНАЯ СТРУКТУРА КЛЮЧЕВЫХ УЧАСТКОВ ИССЛЕДОВАНИЯ Геохимические исследования ландшафтов проводились в период с 2009 г. по 2013 г. в среднегорных и высокогорных ландшафтах Западного и Центрального Кавказа. Основные ключевые участки были расположены в переделах Бокового хребта, а также выборочно в пределах Главного Кавказского хребта и среднегорий куэстовых структур Западного Кавказа. В отличие от Главного Кавказского хребта Боковой хребет не представляет единой непрерывной цепи гор, а разделён на самостоятельные горные массивы поперечными разломами. Он имеет субширотное простирание от Фишта – Оштена до Казбека, поэтому климатические различия способствовали формированию долготных различий климатических условий и формированию физико-географических округов – Лабино-Тебердинского округа темнохвойных лесов и субальпийских лугов, Тебердино-Эльбрусского округа сосновопихтовых лесов и альпийских лугов и Кубано-Терского округа сосновых лесов и альпийских лугов (Шальнев, 2007). Экспериментальные площадки были заложены во всех геоботанических высотных поясах физико-географических округов среднегорных и высокогорных ландшафтов Бокового хребта. Так как на большей части изучаемых ландшафтов ведется хозяйственная деятельность, большой интерес представляли ландшафты охраняемых территорий в Тебердинском заповеднике. Методы исследований были традиционные: ландшафтное картирование, отбор образцов по ландшафтным профилям в доминантных урочищах и фациях исследуемых ландшафтов и их обработка в лабораторный условиях. Ландшафтный подход является ведущим в данном исследовании и базируется на региональной школе ландшафтоведения. Теоретические основы и методы исследования такого подхода были разработаны в работах С.В. Калесника, А.Г. Исаченко, Н.А. Солнцева, В.А. Шальнева и др. Сущность 26 его, по словам К.Н. Дьяконова (2005), заключается в учете индивидуальности природы земной поверхности, организованной в сочетания природно- территориальных комплексов (ПТК), образующих относительно однородные по генезису территории, называемые ландшафтами; в понимании их пространственно-временной иерархической структуры; в изучении причинноследственных взаимосвязей между отдельными компонентами, а также особенностей функционирования и социальных функций жизни и деятельности человека. Под природным горным ландшафтом понимается генетически однородный участок ландшафтного пояса, расположенного в пределах определенного высотного яруса гор, имеющего одинаковую геолого- геоморфологическую основу, специфические процессы тепловлагообмена, определенный набор высотных геоботанических поясов и других морфологических единиц. Горный ландшафт изучается с позиций региональной школы и включает набор морфологических единиц разного ранга: геоботанические пояса, местности, урочища, фации (Шальнев, 2004, 2007). Геоботанические высотные пояса формируются в пределах определенных ярусов гор и их климатогенных полей однородности, которые сменяются по профилю рельефа и имеют свои количественно-качественные особенности в каждом ярусе. Геоботанические высотные пояса неоднородны по своей сущности. Выделяются доминантные и переходные пояса. Первые относятся к числу основных высотных поясов, создающих специфический пейзаж того или иного участка ландшафта. господствующих климатогенных Они формируются в условиях факторов (климатогенного поля однородности) и имеют значительное вертикальное развитие и горизонтальную протяженность. Переходный высотный пояс формируется в результате количественных и качественных изменений климатогенных полей при переходе от одного доминантного пояса к другому (Шальнев, 1971; Шальнев, Нефедова, 2006). 27 В рамках горного ландшафта выделяют местности и урочища. Их формирование определяется литогенной основой, то есть мезоформами рельефа и горными породами. Местностью называют крупную морфологическую единицу горного ландшафта, приуроченную к крупным, генетически однородным формам мезорельефа (долины второго и третьего порядков, древние цирки, днища и склоны троговых долин, карлинги и др.) и имеющую однотипный набор урочищ. Урочище – это морфологическая единица, малая геосистема ландшафта, занимающая мезоформу рельефа или ее часть. Для урочищ и местностей характерны латеральные связи, которые изучаются методом катенных рядов (зависимостей). Урочища состоят из более мелких морфологических единиц ландшафта – фаций, которые являются наименьшими морфологическими единицами, представляющими природные элементарные геосистемы с тесными вертикальными взаимосвязями корреляционного типа между компонентами различных структурных уровней организации вещества материи, как абиотической, так и биотической (Шальнев, Конева, 2014). Основой их формирования являются процессы тепловлагооборота, адаптированные к ним биохимические процессы биоты и биогеохимический круговорот вещества. Ведущим методом настоящего исследования явился сопряженный анализ по Б.Б. Полынову (1956), который заключается в одновременном изучении химического состава множества компонентов ландшафта (горных пород, почв, растительности и др.) и последующем сравнении полученных результатов между собой в пределах одного элементарного ландшафта и смежных с ним. Таким образом, мы использовали два вида сопряженного анализа: 1) гомогенности фации, при которой основное внимание уделяется изучению радиальной миграции вещества в пространстве фации и межкомпонентным связям; 2) сопоставление вертикальных геохимических профилей фаций, образующих сопряженные катенные ряды в вертикальной пространственной структуре ландшафтов и их высотных геоботанических поясов, т.е. изучение латеральной миграции (Глазовская, 1964). 28 Основой исследования геохимических особенностей и межкомпонентных связей высокогорных и среднегорных ландшафтов явились крупномасштабные ландшафтные карты изучаемых ландшафтов. 2.1. Лабино-Тебердинский округ Это округ высокогорных ландшафтов, формирующихся в условиях влажного горного климата. Главный Кавказский и Боковой хребты в пределах округа сложены в основном древними кристаллическими породами (гнейсами, кристаллическими сланцами, гранитоидами) раннего и позднего палеозоя. На климат большое влияние оказывает западный перенос воздушных масс, что обусловливает гумидный тип тепловлагооборота. В высокогорном поясе климат холодный и влажный, а в полосе среднегорий формируется умеренно влажный климат. При движении на запад годовые температуры повышаются, возрастает и количество осадков. В связи геоботанических с климатическими высотных поясов. различиями На дне формируется долин несколько растут хвойно- широколиственные леса, выше господствуют темнохвойные леса – еловопихтовые и пихтовые. На южных и обрывистых склонах встречается сосна. Почвы под темнохвойными лесами горно-лесные темно-бурые и бурые. У верхней границы леса распространены березовые криволесья с полянами высокотравных субальпийских лугов. Под криволесьем формируются горнокустарниковые почвы. Растительность высокогорий представлена высотными геоботаническими поясами субальпийских и альпийских лугов. Распространены, главным образом, разнотравно-злаковые и злаково-разнотравные фитоценозы. Под густым и высоким травостоем формируются горно-луговые почвы субальпийских лугов. Альпийская растительность низкотравная. Почвы горнолуговые маломощные с большим содержанием скелета, часто оторфованные. 29 На скальных участках имеются грубоскелетные примитивные почвы (Шальнев, 2007). Исследования проводились на двух ключевых участках – в пределах Софийского среднегорного ландшафта хвойных лесов и Софийского высокогорного ландшафта луговых ассоциаций, а также в АлибекскоДомбайском ландшафте Тебердинского заповедника. Долина реки Софии является составной частью Бокового хребта и простирается от г. София (3637 м) на северо-запад. В геологическом отношении территория сложена в основном серыми гранитами, в меньшей степени – гнейсами. Из четвертичных отложений преобладают коллювиально- делювиальные, коллювиальные и моренные отложения. С Софийского хребта берут начало левые притоки р. Софии (Савельева, 1973). Одним из таких притоков является река Кашха-Эчкичат, истоки которой находятся в верхних Софийских озерах. Река не имеет выработанного профиля, ее долина представлена «лестницей» древних цирков с большими перепадами высот. В пределах этого притока р. Софии отбор проб проводился по высотному профилю этих двух ландшафтов, что позволило получить биогеохимические данные по катенному ряду сопряженных фаций. Для Софийского среднегорного ландшафта характерны динамично изменяющиеся с высотой биоклиматические показатели, которые определяют формирование здесь трех высотных геоботанических поясов. В пределах днища долины Софии сформировался долинный экотон с преобладанием луговой растительности (на месте вырубленных сосновых лесов) и березняками вдоль русла реки. Далее, до высоты 2000 м над уровнем моря, на восточном склоне распространен доминантный пояс хвойных пихтовых лесов, а на западном – пихтово-сосновых лесов на бурых лесных почвах. В диапазоне высот от 2000 до 2400 м над уровнем моря, на границе среднегорий и высокогорий, формируется переходный геоботанический пояс, или пояс экотона верхней границы леса. Данная территория представлена сочетанием сосновых редколесий, березовых криволесий и луговых ассоциаций на примитивных 30 горно-лесных, горно-кустарниковых и горно-луговых почвах. Примерно с высоты 2350–2400 м над уровнем моря располагается Софийский высокогорный ландшафт. В его пределах сформировались три геоботанических пояса – субальпийский и альпийский высокогорных лугов, а также субнивальный. В поясе экотона верхней границы леса днища долины Софии и на субальпийских лугах осуществляется выпас скота. Кроме того, данный район популярен у туристов. Отбор проб по катенному ряду двух ландшафтов проводился в августе 2012 г. Основой исследования послужила крупномасштабная ландшафтная карта, где было заложено 9 экспериментальных площадок в диапазоне высот 1700–2800 м над уровнем моря во всех высотных геоботанических поясах в доминантных урочищах и фациях (рис. 2). Рис. 2. Фрагмент ландшафтной карты Софийского среднегорного и Софийского высокогорного ландшафтов (Шальнев, 1999)* *Примечание. Здесь и далее легенды ландшафтных карт отражены в приложениях. Второй ключевой участок находился в Алибекско-Домбайском ландшафте в Тебердинском заповеднике, в переходном высотном поясе от хвойных лесов к субальпийским лугам долины р. Птыш. Эта река берет начало от одноименного ледника, расположенного на северном склоне Главного 31 Кавказского хребта. Склоны троговой долины р. Птыш сложены метаморфическими породами палеозоя (гнейсы, сланцы), а днище заполнено четвертичными коллювиальными моренными, флювиогляциальными и аллювиальными отложениями. Здесь хорошо сохранились следы последней стадии четвертичного оледенения – Каракельского, его 2-й фазы аманаузской стадии (Тушинский, 1957, Сафронов, 1969). Длина ледника аманаузской стадии достигала 5,0–5,5 км (Сафронов, 1969). После его отступления у входа в долину сохранилась мощная конечная морена (высотой до 40 м). Далее на днище долины сохранились еще четыре невысоких конечных морены (3–5 м высотой), которые фиксируют отступление ледника постаманаузской стадии. Хорошо выражены донные и боковые морены современной стадии отступания ледника. В замкнутой долине р. Птыш субширотного простирания переходный геоботанический пояс фактически переходит в нивальный. Типичная субальпика представлена фрагментарно. Альпийский пояс отсутствует. Данный долинный экотон из-за наличия ледника, оказывающего влияние на климатические условия территории и дифференциацию растительности, можно рассматривать как долинно-ледниковый (рис. 3). 32 Рис. 3. Фрагмент ландшафтной карты-схемы Алибекско-Домбайского ландшафта (Шальнев, Конева, 2006) Экспериментальные площадки были заложены в доминантных урочищах долины на моренах и конусах выноса с типичной субальпийской растительностью и редкими березняками. В качестве ландшафтной основы была использована карта-схема долины р. Птыш. 2.2. Тебердино-Эльбрусский округ В пределах этого округа хорошо прослеживаются три структурных комплекса общекавказского простирания: Главный, Боковой и Передовой хребты. Главный и Боковой хребты сложены породами докембрия и раннего палеозоя – гнейсами, магматитами, серыми гранитоидами и кристаллическими сланцами. Характерно нарастание абсолютных высот к востоку и значительная 33 эрозионная расчлененность территории речными долинами. Все речные долины представляют собой хорошо сохранившиеся ледниковые троги с пологими формами рельефа в нижних частях склонов, созданные шлейфами осыпей и конусов выноса. На более высоких уровнях высокогорных ландшафтов господствуют скульптурные формы экзарационного ледникового рельефа с заостренными вершинами и пиками, а также «лестницами» цирков и каров. Климатические условия округа носят переходный характер к умеренно влажному климату. На особенностях местных циркуляционных процессов сказывается еще влияние средиземноморских вторжений, приносящих с собой влагу и обеспечивающих относительно высокое общее увлажнение вдоль простирания Главного хребта. Однако значительное удаление от Черного моря и наличие высоких поперечных хребтов обусловливает большую сухость и континентальность местного климата. С континентальностью климата связано высокое положение вечных снегов и нижних концов долинных ледников, как правило, не спускающихся ниже 2700–2750 м над уровнем моря. Высота снеговой линии соответствует высоте 3100– 3300 м. В геоботаническом и почвенном отношениях округ характеризуется широким развитием горных лесов и лугов, горно-лесных бурых и горнолуговых почв. Для среднегорий характерны сосновые леса на маломощных бурых почвах. Пихтовые леса представлены здесь разобщенными массивами, заселяющими нижние части крутых склонов троговых долин восточной экспозиции. Конусы выносов, разделяющие лесные массивы, заселены остепненными лугами и пустошно-луговой растительностью с куртинами можжевельника прижатого. Верхняя граница сосновых лесов проходит на высоте 2100–2250 м, пихтовых лесов – 1950 – 2050 м над уровнем моря. Поэтому с высоты 2000 м на восточных склонах получают развитие березняки, образующие сравнительно узкую, обычно прерывистую полосу, приуроченную к нижней ступени древних цирков и каров. 34 Высокие уровни хребтов занимают субальпийские и альпийские ассоциации на горно-луговых почвах. Субальпийский луговой пояс отличается гораздо большим однообразием и не обладает широким размахом вертикального распространения. Основной фон растительности составляют пестрокострово-пестроовсяничные сообщества, на склонах южной экспозиции переходящие к более ксероморфным чистым пестроовсяничникам. Рододендроновые стланики с более мезофильными лугами приурочены только к склонам северной и восточной экспозиции. Пестроовсяничники с обилием герани заходят и в альпийский пояс, произрастая на фоне обычных низкотравных альпийских лугов. Значительные площади занимают скальноосыпные участки с пятнами субальпийских и альпийских лугов. В альпийском поясе большим распространением пользуются осоковые белоусники и осоковокобрезиевые пустоши с пятнами осоково-пушицовых болот на маломощных горно-луговых почвах. Верхнеальпийский скально-осыпной (субнивальный) пояс постепенно нарастает к востоку. Для него характерны древние ледниковые формы, скальные участки с широким развитием щебнистых осыпей и пятнами низкотравных пустошных лугов на примитивных почвах. И, наконец, на всем протяжении Главного и частично Бокового хребтов хорошо прослеживается нивальный пояс (Шальнев, 2004). В Тебердино-Эльбрусском округе сосновых, сосново-пихтовых лесов и альпийских лугов расположен ключевой участок Гондарайского среднегорного ландшафта троговых долин с хвойными лесами и Акско-Джалпаккольского высокогорного водораздельного ландшафта луговых ассоциаций в пределах Бокового хребта, отложениями. сложенных Территория гранитами палеозоя характеризуется и четвертичными специфическими формами мезорельефа. В высокогорном ландшафте преобладают древние ледниковые цирки, которые располагаются на разной высоте, образуя ступенчатые долины «лестничного типа». Склоны цирков сложены коренными породами, в нижней части коллювиальными отложениями, а днища – моренами и флювиогляциальными отложениями. Лишь в нижней части они часто 35 приобретают форму висячих троговых долин с коренными и пролювиальноколлювиальными склонами и широкими днищами, с морено- флювиогляциальными отложениями. Примером такой долины является река Джалпак-Кол. Гондарайский среднегорный ландшафт хвойных лесов распространяется до высоты 2350 м над уровнем моря. Джалпаккольский ландшафт Выше сформировался Акско- высокогорных лугов, который занимает водораздельный участок двух речных долин, на западном склоне Бокового хребта. Здесь выделяется три геоботанических высотных пояса – луговой субальпийский, альпийских лугов и субнивальный. В рамках описываемых ландшафтов заложено 12 экспериментальных площадок. В качестве ландшафтной основы ключевого участка приняты ландшафтные карты-схемы рек Гондарай и Джалпак-Кол (рис. 4, рис. 5). Рис. 4. Фрагмент ландшафтной карта-схемы Гондарайского ландшафта (Шальнев, 2012) 36 Рис. 5. Фрагмент ландшафтной карты долины реки Джалпак-Кол (Шальнев, 2004) 2.3. Кубано-Терский округ В пределах этого округа хорошо прослеживаются два структурных комплекса общекавказского простирания: Главный и Боковой хребты. Главный Кавказский хребет представлен антиклинорием, в пределах которого обнажаются гнейсы и кристаллические сланцы, в меньшей степени гранитоиды. Горст-антиклинорий Бокового хребта начинается в районе Эльбруса и доходит до бассейна реки Уруха, где ядро его, сложенное гранитоидами, погружается под нижнеюрские отложения. Далее на восток гранитоиды выступают только в ядрах брахиантиклиналий. В строении разделяющего их продольного понижения важную роль играют глинистые сланцы лейаса (Шальнев, 2004). Следы четвертичного оледенения наложены на древние эрозионные формы и выражены в рельефе в виде троговых долин, цирков и каров, моренных отложений. С нивально-гравитационными процессами связано образование лавинных борозд и шлейфов осыпей. С мощным современным оледенением в летнее время связано образование селевых потоков (Ковалев, 1955). 37 Климатические условия носят все основные черты континентальности. Влияние средиземноморских вторжений здесь практически не сказывается, а проходят окклюзии западноевропейских циклонов. В связи с этим осадки выпадают преимущественно летом, суммы их снижаются. Континентальность климата обусловливает высокое положение линии вечных снегов. На северных склонах она находится на высоте 3370–3600 м над уровнем моря. Однако это не влияет на развитие ледников и осевые участки Главного и Бокового хребтов несут мощный панцирь льдов. Преобладающими являются горно-долинные и каровые ледники. Значительные абсолютные высоты округа способствуют широкому развитию луговых сообществ. Леса занимают меньшие площади по сравнению с предыдущими округами. Господствуют сосновые леса из обыкновенной сосны на горно-лесных маломощных слабоподзолистых почвах. Сосновые леса занимают меридиональные троговые долины, северные склоны Главного и южные – Бокового хребтов. В депрессиях между Боковым и Главным хребтами получают развитие остепненные луга с группировками нагорных ксерофитов (фригана). У верхней границы лесов получают распространение высокогорные березняки с обилием кленов (Шифферс, 1953). С абсолютных отметок 2000–2300 м в зоне экотона начинают встречаться пятна субальпийских лугов с густым и высоким травостоем, преобладанием разнотравно-злаковых и злаковых ценозов. Наиболее характерными эдификаторами этих лугов являются костер пестрый, овсяница, осоки, разнотравье; большое участие в составе этих лугов принимают растения каменистых местообитаний. Под субальпийскими лугами формируются горнолуговые маломощные, часто торфянистые и горно-луговые темноцветные почвы. На лугах альпийского пояса распространены мелкоосоково-злаковые и мелкоосоковые ценозы, лишайниково-кобрезиевые пустоши, белоусники; значительные площади занимает растительность осыпей. Преобладающими почвами являются горно-луговые торфянистые маломощные. В субнивальном 38 поясе, который почти неотделим от альпийского, нет сплошного растительного покрова, лишь пятна и отдельные растения. Почвы горно-луговые примитивные (Шальнев, 2004). В пределах Кубано-Терского округа заложен ключевой участок в долине р. Караугомдон. Здесь нами были выделены два ландшафта – Караугомский среднегорный ландшафт троговых долин и Дзинагадонский среднегорный ландшафт эрозионно-тектонических депрессий с сосновыми лесами. Караугомский среднегорный ландшафт троговых долин сформировался в пределах Главного Кавказского хребта. Рельеф ландшафта представлен палеогляциальными и современными формами. Палеогляциальные формы рельефа наблюдаются в долине Караугомдона, где сохранилась троговая долина с широким днищем и склонами. Склоны долины изрезаны эрозионными ложбинами, подвержены воздействию селевых потоков. При приближении к леднику долина приобретает вид ущелья. В пределах Караугомского среднегорного ландшафта сформировался геоботанический пояс сосновых лесов. Однако сосновые леса сохранились лишь на склоне западной экспозиции долины. На склоне восточной экспозиции произрастают субальпийские луга с рощами березы. Вторжение ледника в лесной пояс спровоцировало нарушение высотного ряда. Сосновые леса поднимаются до 2200 м и вплотную приближаются к леднику. Основными лесообразующими породами являются сосна Коха и береза Литвинова. Дзинагадонский среднегорный ландшафт расположен в эрозионнотектонической депрессии, разделяющей Главный и Боковой хребты. Здесь сформировался геоботанический пояс сосновых лесов. Эти леса лучше сохранились на левом борту р. Дзинагадон, на склоне северной экспозиции. Основой для ландшафтно-геохимических крупномасштабная ландшафтная карта. исследований явилась 39 2.4. Западнокубанский округ широколиственных лесов Округ занимает северо-западные участки Большого Кавказа к западу от гор Фишт и Оштен, в пределах которого повсеместное распространение имеют флишевые толщи верхней юры, мела и палеогена. Преобладают обращенные формы рельефа и поперечное эрозионное расчленение. Осевые участки хребтов слагаются древними породами юры и мела. В формировании рельефа часто на первый план выступают литологический состав пород, их стойкость к агентам денудации. На склонах распространены четвертичные отложения делювия. Ведущая роль в формировании климата принадлежит воздушным массам западного переноса. Сказывается также влияние циклонов средиземноморской ветви циркуляции. Осадки выпадают равномерно в течение года. В горах – максимум зимой. Это определяет равномерный ход относительной влажности в течение года. Для округа характерен свой набор ландшафтных и высотных поясов. Наибольшую площадь занимает ландшафтный высотный пояс широколиственных лесов. Ключевой участок долины р. Белой расположен на территории Республики Адыгея, в пределах поселка Каменномостский, и представляет собой культурно-природный ландшафт куэстовых хребтов, сложенных известняками, мергелями и песчаниками мела и юры, поперечным эрозионным расчленением, дубово-грабовыми и буковыми лесами на горно-лесных почвах, который относится к среднегорным ландшафтам Большого Кавказа. В долине р. Белой было заложено семь экспериментальных площадок в пределах высот 400–600 м над уровнем моря. Природные комплексы исследованной территории репрезентативны для лесных ландшафтов куэстовых гряд Республики Адыгея. Природные ландшафты района представлены широколиственными лесами с гидрокарбонатно-кальциевым классом водной миграции и слабокислой средой (Дьяченко, 2004). Ландшафтно-геохимические исследования проведены в пределах фаций по двум ландшафтным профилям, заложенным в пределах куэст юрской и меловой системы. 40 ГЛАВА 3. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И МЕЖКОМПОНЕНТНЫЕ СВЯЗИ В ГОРНЫХ ЛАНДШАФТАХ Общие геохимические особенности ландшафтов Западного и Центрального Кавказа впервые описаны В.В. Дьяченко (2004). По его мнению, в почвах высокогорных ландшафтов концентрация многих химических элементов заметно понижена относительно регионального фона (особенно цинка) и от ландшафта к ландшафту изменяется незначительно, что является следствием сравнительной однородности природных условий этих ландшафтов (расчлененность рельефа, большое количество осадков, низкая минерализация вод, слабокислая реакция почв). Класс водной миграции – кислый гидрокарбонатно-натриевый или гидрокарбонатный кальциево-натриевый, что обусловлено химизмом атмосферных осадков и особенностями биологического круговорота (БИКа). В этих условиях зольность и насыщенность растений основаниями снижены, биогеохимическое концентрирование ослаблено, активно развивается кислое выщелачивание, приводящее к выносу элементов. Становится особенно заметной обедненность ряда почвообразующих комплексов некоторыми из элементов. Распределение химических элементов в почвах находится под влиянием природных и антропогенных факторов. Основными факторами в высокогорьях являются избыточное увлажнение и кислое выщелачивание. В почвах Центрального Кавказа концентрации таких элементов, как цинка свинца, меди и др. ниже регионального фона. Пониженные содержания подвижных в окислительной среде катионогенных элементов – цинка, свинца, меди – свидетельствуют о сохраняющемся процессе кислого выщелачивания. Развитые здесь виды природопользования существенно не влияют на трансформацию геохимического спектра почв (Дьяченко, 2004). Приведенные В.В. Дьяченко данные относительно геохимического фона ландшафтов Западного и Центрального Кавказа важны для сравнительного 41 анализа с авторскими материалами геохимических исследований фациальных рядов высотных поясов горных ландшафтов, полученных на ключевых участках. 3.1. Геохимические особенности и межкомпонентные связи Софийских среднегорного и высокогорного ландшафтов Исследование геохимических особенностей Софийского среднегорного и Софийского высокогорного ландшафтов проводилось на территории Карачаево-Черкесской республики в пределах Бокового хребта, в долине р. Софии. Для получения экспериментальных необходимых площадок, данных которая была заложена охватывает все система высотные геоботанические пояса в пределах высот 1700–2800 м над уровнем моря (рис. 6). Рис. 6. Схема расположения экспериментальных площадок в высотных геоботанических поясах Софийских ландшафтов 42 Геоботанический пояс альпийских лугов: 1 – днище цирка, сложенное моренными отложениями, с фрагментами альпийской растительности на горно-луговых почвах. Геоботанический пояс субальпийских лугов: 2 – крутые склоны (нижняя треть), сложенные коллювием, с субальпийскими лугами на горно-луговых почвах и осыпями (до 15–25%). Цирковый экотон верхней границы леса: 3 – очень крутые склоны верхней части цирка с выходами скальных пород гранитоидов и березовыми криволесьями на примитивных горно-кустарниковых почвах; 4 – крутой склон конуса выноса, сложенный пролювиально-коллювиальными отложениями, юго-восточной экспозиции, с разнотравно-вейниковыми лугами; 5 – днище цирка, сложенное делювием и коллювием, с субальпийскими высокотравными лугами и антропофитами (на месте бывших кошей) на горно-луговых почвах; Геоботанический пояс хвойных лесов: 6 – крутой склон троговой долины, сложенный коллювием, северо-восточной экспозиции с пихтовыми лесами на горных лесных бурых почвах. 7 – эрозионная долина левого притока Софии, сложенная коллювиально-пролювиальными отложениями, с березовым криволесьем на грубоскелетных примитивных горно-лесных почвах; 9 – склон троговой долины, сложенный коллювием, юго-западной экспозиции с сосновопихтовыми лесами на горных лесных бурых почвах; Геоботанический пояс долинного экотона Софии: 8 - вторая надпойменная терраса днища долины с луговой растительностью и антропофитами на луговых аллювиальных почвах. В альпийском поясе растительность низкотравная, представлена злаковоразнотравными лугами. Почвы грубоскелетные горно-луговые. Ранее в высокогорных луговых поясах велся выпас скота, но в последние десятилетия он прекращен. В субальпийском геоботаническом поясе растительность типичная субальпийская, разнотравно-злаковая. В цирковом экотоне верхней границы леса растительность представлена березовыми криволесьями и субальпийскими лугами с обилием антропофитов. Геоботанический пояс хвойных лесов получил распространение на склонах троговой долины Софии. В условиях современного тепловлагооборота на склонах западной экспозиции произрастают сосново-пихтовые леса, а на склонах восточной – пихтовые. Почвенный покров представлен грубоскелетными горно-лесными бурыми почвами. Геоботанический пояс долинного экотона реки Софии является экотоном антропогенного происхождения. Ранее в долине произрастали сосновые леса, которые были вырублены. В геоботаническом поясе долинного экотона 43 видовое разнообразие травянистой растительности невысокое. Здесь преобладают злаковые и антропофиты. Почвенный покров представлен горнолуговыми почвами. В настоящее время описываемая территория используется в качестве пастбища. По данным В.В. Дьяченко (2004), Софийские ландшафты можно отнести к биогенным с гидрокарбонатным натриево-кальциевым классом водной миграции. По щелочно-кислотным условиям они относятся к классу слабокислых. Геохимические исследования проводились по описанной ранее методике в первой главе. Одними из основных факторов, влияющих на современные условия миграции, являются гумусированность почвенного покрова и кислотность почв. Во всех фациях Софийских ландшафтов почвы кислые (табл. 1). Таблица 1 Показатели кислотности и гумусированности почв геоботанических поясов Софийских ландшафтов № экспериментальной площадки Геоботанический пояс Высота над у.м., м рН Гумус, % 1 Альпийские луга 2800 4,11 7,9 2 Субальпийские луга 2430 4,73 4,6 2350 5,11 3,9 2200 5,42 8,1 5 2000 5,37 7,6 6 1770 5,67 6,9 1750 5,08 4,3 1800 5,82 8,7 1700 5,39 8,3 3 4 7 Цирковый экотон верхней границы леса Хвойные леса 9 8 Долинный экотон антропогенной нарушенности Низкий рН почв объясняется тем, что режим кислотности складывается под влиянием целого ряда факторов: свойств материнской породы (гранитоиды дают продукты выветривания с кислой реакцией), грунтовых вод, климатических условий. В изменении рН почв геоботанических поясов 44 наблюдается тенденция к уменьшению кислотности вниз по профилю от альпийского лугового пояса к доминантному поясу хвойных лесов (рис. 7). Рис. 7. Распределение кислотности и гумусированности верхнего почвенного горизонта по геоботаническим поясам Гумус, благодаря особенностям молекулярного строения, активно влияет на аккумуляцию и миграцию химических элементов в почве и является важной частью процесса регулирования миграционных потоков. В альпийском поясе показатели гумусированности достаточно высоки – 7,9 %. Отличительной чертой гумуса альпийского пояса является его «грубый» характер – наличие в его составе не полностью гумифицированных растительных остатков. Далее к субальпийскому поясу содержание гумуса в верхнем почвенном горизонте уменьшается вдвое. Наиболее высокие показатели гумусированности почв наблюдаются в долинном экотоне антропогенной нарушенности. 3.1.1. Линейные парные связи Парные связи между компонентами фаций в линейной модели позволяют выявить причинно-следственную зависимость распределения элементов в традиционной геохимической цепи: горные породы → почвы → растения → насекомые (фитофаги). Отражение последовательной зависимости в накоплении элементов в этой цепи определяется набором общеизвестных в геохимических исследованиях показателей: коэффициента радиальной дифференциации, коэффициента биологического поглощения (Перельман, 1975), коэффициента дискриминации (Ковальский, 1974). 45 В альпийском геоботаническом поясе все описываемые элементы при переходе в почвенный компонент из материнской породы рассеиваются (Крд ниже 1). При последующем перемещении по геохимической цепи элементы захватываются растениями и организмами беспозвоночных (рис. 8). Рис. 8. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов луговой фации альпийского пояса (пл. № 1) Наименее всего захватывается цинк при миграции из почв в растения и медь при миграции из растительного компонента в животный. Данная особенность характерна и для луговой субальпийской фации. Ряд коэффициентов радиальной дифференциации, построенный по убыванию, выглядит так: Pb > Cu > Zn > Cd. В фациях типичных субальпийских лугов усиливается интенсивность выноса элементов по мере их перехода из компонента в компонент по геохимической цепи. Наиболее обеднены почвы и растительность. Элементы рассеиваются при переходе в биокосную форму, а затем захватываются живыми организмами (как растениями, так и беспозвоночными) (рис. 9). Захват свинца, меди и цинка возрастает при миграции из растительности в организмы беспозвоночных. Захват кадмия наоборот уменьшается, что объясняется его токсичностью для живых организмов, в особенности в условиях высокогорий, где низка самоорганизация геосистем. Ранжированный ряд коэффициентов радиальной дифференциации элементов выглядит так: Cd > Cu > Pb > Zn. 46 Рис. 9. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов фаций типичных субальпийских лугов (пл. № 2) Анализ коэффициентов фаций березовых криволесий показал, что при переходе из горных пород в почвенный компонент все исследуемые элементы рассеиваются, и далее при переходе в биогенную форму захватываются (рис. 10). Ряд коэффициентов радиальной дифференциации строится по убыванию: Cu > Cd > Pb > Zn. Рис. 10. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов фаций березового криволесья циркового экотона (пл. № 3) В фациях пояса экотона верхней границы леса с субальпийской разнотравно-злаковой растительностью при миграции из пород в почвы рассеивается весь ряд изучаемых элементов; при переходе в биогенную форму в растительном компоненте и дальнейшей миграции в организмы беспозвоночных происходит захват элементов, но снижается захват свинца и цинка по мере их передвижения по геохимической цепи (рис. 11). Ряд коэффициентов радиальной принципу: Pb > Cu > Cd > Zn. дифференциации строится по следующему 47 Рис. 11. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов фаций экотона верхней границы леса с субальпийской разнотравно-злаковой растительностью (пл. № 4) В цирковом экотоне верхней границы леса на днище цирка современная растительность представлена типичными антропофитами – щавель конский, крапива жгучая, бадяк и др. Здесь особенности миграции элементов имеют общие черты с фациями циркового экотона с субальпийской разнотравнозлаковой растительностью (рис. 12). Рис. 12. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов фаций циркового экотона с антропофитами (пл. № 5) Ранжированный ряд коэффициентов радиальной дифференциации соответствует следующему логическому ряду: Cu > Pb > Cd > Zn. В фации пихтовых лесов с примесью березы почвы существенно обеднены свинцом по сравнению с горными породами (рис. 13). В биогенной форме он подвергается захвату со стороны растительного компонента и организмов беспозвоночных, что согласуется с литературными данными (Перельман, Касимов, 1999). Содержание кадмия в почвах описываемой фации ниже фоновых концентраций, о чем свидетельствует коэффициент радиальной дифференциации 0,70. При переходе из материнской породы в почву кадмий 48 рассеивается. В дальнейшем, при переходе из почвы в растительный компонент и далее в организмы беспозвоночных этот элемент подвергается захвату. Медь незначительно Коэффициент накапливается биологического в поглощения почвенном (0,20) и компоненте. коэффициент дискриминации (0,39) свидетельствует о слабом биологическом захвате элемента. Для цинка характерны сходные особенности биологического поглощения. Однако в сравнении с медью цинк не накапливается в почве. Ряд коэффициентов радиальной дифференциации выглядит следующим образом: Cu > Pb > Cd > Zn. Рис. 13. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов в фации пихтовых лесов (пл. № 6) В фации березового мелколесья долины левого притока Софии концентрации свинца в компонентах последовательно уменьшаются (рис. 14). В почвенном компоненте свинец незначительно накапливается, а в растительных и животных организмах захватывается. Схожая ситуация характерна и для такого технофильного элемента, как кадмий. В почвенном компоненте, по сравнению с горными породами, его концентрация увеличивается почти вдвое и происходит его накопление. При переходе в биотические компоненты концентрация сокращается, характеризуются близкими но элемент особенностями захватывается. миграции. Медь При и цинк разрушении почвообразующих пород значительная часть этих элементов не задерживается в почвах, а уходит в миграционный поток. Ряд коэффициентов радиальной дифференциации выглядит так: Cd > Pb > Cu >Zn. 49 Рис. 14. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов фаций березового мелколесья долины левого притока р. Софии (пл. № 7) Особенности миграции химических элементов в фациальном пространстве днища Софии (пл. № 8) (рис. 15). Здесь под влиянием человека сформировался экотон антропогенной нарушенности с луговой растительностью на месте вырубленных лесов. При миграции свинца и кадмия из почвообразующих пород в почвенный компонент происходит накопление этих элементов. На довольно высокие концентрации свинца в почве мог повлиять антропогенной фактор, так как в непосредственной близости от фации расположена грунтовая автомобильная дорога и бывший молочный завод, а сейчас кош. Уровни концентрации свинца и кадмия в живом веществе характеризуются на уровне биологического захвата. Рис. 15. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов фации днища Софии, поросшего антропофитами (пл. № 8) Особенности перераспределения одинаковы для цинка и меди. В почве эти элементы рассеиваются и в дальнейшем захватываются биотой, о чем свидетельствуют коэффициенты ниже 1, а также постоянно убывающие концентрации элементов при движении по геохимической цепи от материнской 50 породы к беспозвоночным. Ранжированный ряд по величине коэффициентов радиальной дифференциации выглядит следующим образом: Cd > Pb > Cu > Zn. В фации с сосново-пихтовыми лесами при переходе из абиотической в биокосную форму (почвенный компонент) для свинца характерно слабое его накопление (рис. 16). В дальнейшем при биогенной миграции из почвенного в растительный компонент и в организмы беспозвоночных происходит захват свинца биотой, т. е. последовательное уменьшение концентрации данного элемента по мере его миграции по геохимической цепи. Такое ранжирование степени накопления и захвата элементов отражено в работах А.И. Перельмана и Н.С. Касимова (1999). Рис. 16. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов сосново-пихтовой фации (пл. № 9) Кадмий при переходе из почвообразующей породы в почвы накапливается. Накопление кадмия (и других редких элементов) в гумусовом горизонте почв было обнаружено еще в 30-е гг. ХХ в. В.М. Гольдшмидтом и объяснено тем, что поглощение растениями элементов идет из всего объема почвы (частью и из подпочвенных слоев), а аккумулируются они лишь в верхнем слое, где происходит накопление растительных остатков. При переходе в биогенную форму кадмий захватывается растительными организмами и чуть сильнее организмами беспозвоночных. Процесс поглощения и миграции меди и цинка схож между собой. Концентрации этих элементов в почвенном покрове ниже, чем в горных породах, а следовательно, происходит их рассеяние. В растительном компоненте и организмах беспозвоночных медь и цинк сильно захватываются, так как они играют важную роль в жизнедеятельности и функционировании 51 живых организмов, и посредством захвата происходит удержание этих элементов в биологическом круговороте фации. Ранжирование коэффициентов радиальной дифференциации соответствует порядку их убывания: Cd > Pb > Zn > Cu. При сравнении данных анализов всех геоботанических поясов выделяется два типа линейных связей, которые отражают причинно-следственную зависимость распределения элементов по геохимической цепи: аккумулятивнозахватные и рассеивающе-захватные. Аккумулятивно-захватный тип связей прослеживается при миграции свинца и кадмия в сосново-пихтовых лесах, на днище долины Софии и березовом мелколесье левого притока р. Софии. Также отмечается при миграции меди в фации пихтовых лесов. Рассеивающе- захватный тип связей наблюдается при миграции меди и цинка во всех исследуемых фациях, а также для свинца и кадмия в фациях, расположенных выше геоботанического пояса хвойных лесов. 3.1.2. Многофакторные связи Многофакторные корреляционные связи изучались с позиций геосистемного подхода и геосистемной топической модели, где все компоненты равноправны. Связи между компонентами выстраиваются по типу объектобъектных отношений, а инвариантное состояние компонентов определяет устойчивость функционирования фации (Шальнев, Конева, 2013). Изучение многофакторных корреляционных связей позволяет понять не только особенности вертикальной пространственной геохимической структуры фаций, но и тесноту взаимосвязи ее компонентов. Для изучения последних использовался математический метод многофакторного (множественного) корреляционного анализа (многофакторная корреляция – Rмф), отражающего тесноту связей компонентов фации, методика которого описана ранее (Елисеева, Юзбашев, 2004). Полученные величины могут варьироваться от 0 до 1,0. Чем ближе результат к 1,0, тем теснее многофакторные корреляционные связи геосистемы, и качественнее эмерджентное свойство геосистемы – геохимические условия фации (табл. 2). 52 Таблица 2 Коэффициенты множественной корреляции и устойчивость связей компонентов фаций Софийских ландшафтов Rмф менее 0,15 (очень слабая связь) Луговые днища Софии с антропофитами (Rмф = 0,11) Субальпийские луговые (Rмф = 0,10) Альпийские луговые (Rмф = 0,10) – Rмф от 0,15 до 0,30 (слабая связь) Rмф более 0,30 (средняя связь) Rмф более 0,50 (значимая связь) Березовые мелколесья левого притока р. Софии (Rмф = 0,20) Сосново-пихтовые леса (Rмф = 0,39) Пихтовые леса (Rмф = 0,52) – – – – – – Луговая с антропофитами в экотоне (Rмф = 0,20) Луговая разнотравнозлаковая в экотоне (Rмф = 0,22) Березовых криволесий в экотоне (Rмф = 0,28) В целом показатели множественной корреляции в фациях Софийских горных ландшафтов невелики и не превышают 0,52. Однако они позволяют проследить определенные закономерности межкомпонентных связей при формировании геохимических условий. Во-первых, очень слабая геохимическая связь между компонентами наблюдается в луговых фациях с альпийской и субальпийской растительностью (Rмф составляет 0,10), что можно объяснить качеством внешней природной среды (коротким вегетационным сезоном, низкими температурами, длительным криосферным сезоном и др.), а также на днище долины р. Софии (Rмф = 0,11). Здесь сказывается антропогенный фактор. Низкие показатели множественной корреляции наблюдаются также для фаций пояса экотона – особенно неустойчивые связи характерны в березовых криволесьях (Rмф = 0,28), произрастающих на крутых и обрывистых склонах, и в луговой фации с антропофитами, что обусловлено длительным выпасом скота. Более высокие коэффициенты многофакторной корреляции характерны для лесных фаций. В сосново-пихтовых фациях он равен 0,39, в пихтовых – 0,52. Растительность этих фаций длительное время существует в условиях относительной стабильности к внешним воздействиям. 53 3.1.3. Биоэкосистемные связи Биоэкосистемные связи фаций изучались с применением биоэкосистемного подхода, который ранее в ландшафтоведении фактически мало использовался. В отличие от геосистемного подхода, здесь имманентная сущность строится по принципу экоцентрических прямых и обратных связей «хозяина» с компонентами среды. В элементарной фациальной биоэкосистеме происходит структурирование материального субстрата фации (абиотических, биотических и биокосных компонентов) по принципу субъект-объектных отношений (Шальнев, Конева, 2013). В таких отношениях в процессе обмена химическими элементами происходит формирование геохимической среды как эмерджентного свойства биоэкосистемных образований горных ландшафтов. Определение напряженности среды (или напряженности биоэкосистемных связей, Кнапр.) проводилось на примере усредненных коэффициентов, отражающих субъект-объектные отношения в парных связях субъекта (фитофагов) с другими природными компонентами среды (табл. 3). Таблица 3 Коэффициенты напряженности биоэкосистемных связей фаций Софийских ландшафтов № площ. 1 2 3 4 5 Высотный геоботанический пояс Альпийский пояс Субальпийский пояс Альпийские луговые 4,79 Субальпийские луговые 4,03 Цирковый экотон верхней границы леса Березовые криволесья в экотоне 3,28 Луговая разнотравно-злаковая Луговая с антропофитами 2,70 2,15 Пихтовые леса Березовых мелколесий левого притока Софии Сосново-пихтовые лесные Луговые днища р. Софии с антропофитами 4,40 6 7 Пояс хвойных лесов 9 8 Фация Коэффициент напряженности биоэкосистемных связей (Кнапр.) Долинный экотон р. Софии 2,74 2,35 2,36 54 По величине коэффициента напряженности биоэкосистемных связей выделяются следующие типы состояний геохимических сред, характерные для различных фаций: – нормальная (менее 3,00); – удовлетворительная (3,01 – 4,00); – напряженная (4,01 – 5,00). Самые высокие показатели напряженности среды характерны для фаций субальпийских и альпийских лугов. Наблюдается уменьшение напряженности биоэкосистемных связей с падением высоты над уровнем моря (то есть вниз по склону). Нормальная напряженность биоэкосистемных связей характерна для фаций сосново-пихтовых лесов, днища долины с антропофитами, березового мелколесья левого притока р. Софии, луговых с антропофитами и в цирковом экотоне. Напряженные связи наблюдаются для пихтовых фаций на склоне западной экспозиции, что объясняется антропогенной нарушенностью и заменой сосновых ценозов пихтовыми лесами. Коэффициент геохимической напряженности среды для субъетка, отражает но и не обратно только качество пропорционален множественной корреляции компонентов. Чем ниже показатель Rмф, тем выше качество среды. 3.1.4. Анализ геохимических особенностей геоботанических высотных поясов Почвы – важное звено, связывающее почвообразующие породы, грунтовые воды с приземной атмосферой, растениями и живыми организмами. В них наблюдается наибольшая напряженность геохимических процессов, причём его максимум характерен для гумусового горизонта, который является геохимическим центром ландшафта. Анализ содержания химических элементов в почвах различных частей ряда геоботанических поясов позволил выявить особенности их распределения (рис. 17). 55 Рис. 17. Латеральное распределение элементов в почвенном (А), растительном (Б) компонентах и организмах беспозвоночных (В) по геоботаническим поясам Софийских ландшафтов, мг/кг Концентрации химических элементов в почве постепенно повышаются с уменьшением высоты над уровнем моря и переходе геоботанических поясов от альпийского пояса к долинному экотону р. Софии. Наиболее низкие концентрации всех изучаемых элементов наблюдаются для почв альпийского лугового пояса. Далее по профилю содержание элементов возрастает по разному для каждого элемента. Прослеживается общий тренд возрастания концентраций элементов во всех изучаемых компонентах вниз по склону и при уменьшении антропогенной нагрузки на территорию. Так, концентрации свинца, меди и цинка в почвах долинного экотона по сравнению с альпийским поясом увеличиваются втрое, а концентрации кадмия – в 22 раза (его концентрация в почвах альпийского пояса приближаются к нулю (0,04). 56 Изменение компоненте концентраций (укосе травянистой химических элементов растительности) в растительном подчиняется той же закономерности, что и в почвенном компоненте. В растительном компоненте альпийского пояса концентрации элементов достаточно низкие. В растениях альпийского пояса наблюдается наиболее низкая концентрация свинца. Аналогичная ситуация сохраняется и в растениях субальпики. В цирковом экотоне верхней границы леса содержание свинца возрастает более чем в 1,5 раза. Наименьшие концентрации кадмия отмечаются в растительности альпийского пояса, и с уменьшением высоты над уровнем моря вниз по профилю его содержание возрастает в 15 раз. Вариации концентраций меди невелики. Содержание элемента незначительно увеличивается от 5,7 до 9,2 мг/кг от альпики к долинному экотону. Содержание цинка не превышает его концентрацию в почвенном компоненте. Вниз по склону происходит возрастание концентрации данного элемента, однако в растениях лесного пояса и в цирковом экотоне концентрации близки. В растительном компоненте субальпийского пояса концентрации незначительно увеличиваются, далее в растениях циркового экотона возрастают почти вдвое и продолжают увеличиваться вниз по профилю. Концентрации элементов в организмах беспозвоночных–фитофагов, несмотря на общий тренд снижения, имеют свои особенности. Концентрации свинца и кадмия постепенно увеличиваются без значимых скачков от альпийского пояса к долинному экотону р. Софии. При уменьшении высоты геоботанического пояса над уровнем моря концентрации меди возрастают. Наиболее высоки они в поясе циркового экотона верхней границы леса, незначительно возрастают от лесного пояса к долинному экотону. В субальпийском и альпийском поясе содержание цинка достаточно низкое. В поясе циркового экотона и далее в поясе хвойных лесов происходит значительное увеличение концентрации. Наиболее высоки концентрации в поясе долинного экотона р. Софии. 57 Таким образом, наименьшие концентрации химических элементов прослеживаются во всех компонентах фаций альпийского пояса. В поясе циркового экотона наблюдается повышение концентраций, особенно заметное для биотических компонентов. Наиболее высокие концентрации всех рассмотренных элементов во всех компонентах наблюдаются в долинном экотоне реки Софии, что подтверждает принцип катенного ряда в распределении химических элементов. При изучении типов взаимосвязей, обусловливающих особенности и устойчивость геохимических условий в высотных геоботанических поясах, было проведено их ранжирование с учетом коэффициента множественной корреляции (рис. 18): – неустойчивые в луговых геоботанических поясах; – слабоустойчивые в экотоне верхней границы леса; – относительно устойчивые в доминантном лесном поясе. Рис. 18. Схема ранжирования коэффициентов многофакторной корреляции взаимосвязи компонентов фаций по геоботаническим поясам Распределение показателя напряженности геохимической среды Кнапр. по высотным геоботаническим поясам Софийских ландшафтов отражено на рисунке 19. Наибольший кооэффициент напряженности биоэкосистемных связей наблюдается для геоботанических поясов субальпийских и альпийских лугов, а наименьший для долинного экотона верхней границы леса. 58 Рис. 19. Распределение коэффициента напряженности биоэкосистемных связей в высотных геоботанических поясах Софийских ландшафтов В целом, отмечено уменьшение напряженности биоэкосистемных связей вниз по склону, что обратно пропорционально показателю устойчивости связи коэффициентов множественной корреляции. 3.2. Геохимические особенности и межкомпонентные связи Гондарайского среднегорного и Акско-Джалпаккольского высокогорного ландшафтов Изучение геохимических особенностей Бокового хребта проводилось на территории Карачаево-Черкесской республики, в долинах рек Гондарай и Джалпаккол на примере Гондарайского среднегорного ландшафта хвойных лесов и Акско-Джалпаккольского ландшафта высокогорных лугов (рис. 20). Экспериментальные площадки заложены в диапазоне высот 1650–2800 м над уровнем моря. 59 Рис. 20. Фрагмент карты-схемы среднегорного Гондарайского (I) и высокогорного Акско-Джалпаккольского (II) ландшафтов Пояс альпийских лугов: 1 – боковая морена в местности древнего цирка, сложенная моренными отложениями, с альпийской растительностью (2700–2800 м над у. м.); 2 – конечная морена в местности древнего цирка, сложенная моренными отложениями, с альпийской растительностью (2800–2850 м над у. м.). Пояс субальпийских лугов: 3 – конусы выноса и коллювиальные склоны восточной экспозиции, сложенные коллювиальными и пролювиальными отложениями, с разнотравно-злаковыми лугами на горно-луговых почвах (2600–2700 м над у. м.); 4 – конусы выноса западной экспозиции, сложенные коллювием, зарастающие луговой растительностью (2450–2600 м над у. м.). Пояс экотона верхней границы леса: 5, 6 – конусы выноса нижней трети крутых склонов западной экспозиции, сложенные коллювиально-пролювиальными отложениями, с разнотравно-злаковыми лугами на горнолуговых почвах (2150– 2270 м над у. м.); 7 – крутые и обрывистые склоны троговой долины восточной экспозиции, сложенные гранитами и коллювием, с березовыми криволесьями на горно-кустарниковых почвах (2180– 2200 м над у.м.); 8 – крутые и обрывистые склоны троговой долины р. Джалпак-Кола юго-западной экспозиции, сложенные гранитами и коллювием, с сосновыми лесами и сосновыми редколесьями на грубоскелетных почвах (2000–2180 м над у.м.). Геоботанический пояс хвойных лесов: 9 – верхняя часть склона троговой долины р. Гондарай, сложенная гранитоидами палеозоя и коллювием, с сосновыми лесами на горно-лесных почвах (1800–1900 м над у. м.); 10 – нижняя часть склона троговой долины Гондарая, сложенная коллювием, с сосновыми лесами на горно-лесных бурых почвах (1700–1800 м над у.м.); 11 – днище реки Гондарай, сложенное аллювием и флювиогляциалом, с еловыми лесами и мелколесьями на примитивных горно-лесных почвах (1650–1700 м над у. м.). 60 Альпийский пояс изучался в пределах днища древнего ледникового цирка. Растительность низкотравная луговая, почвы грубоскелетные горно-луговые с высокой каменистостью профиля. В луговых высокогорных поясах выпас не ведется в последние десятилетия, и естественная растительность постепенно восстанавливается. Геоботанический Джалпаккольского высокогорного субальпийский ландшафта пояс представлен Акскозлаково- разнотравными лугами на коллювиальных склонах и конусах выноса. Пояс экотона верхней границы леса изучался в висячей долине р. Джалпак-Кол, имеющей субширотное простирание. Здесь постоянно ведется выпас скота, находится кош. Растительность представлена сосновыми редколесьями, березовыми криволесьями и субальпийскими лугами с обилием антропофитов. Геоботанический пояс хвойных лесов занимает склоны долины р. Гондарай. Древесная растительность представлена елово-пихтово-сосновыми лесами. Высотный пояс подвержен антропогенной нагрузке (локальные вырубки), по днищу долины проходит грунтовая автомобильная дорога. Почвы – горно-лесные бурые. Исследование геохимических особенностей проводилось с учетом таких факторов миграции в почвенном покрове химических элементов, как литогенная основа (за почвообразующую породу приняты гранитоиды), гумусированность и щелочно-кислотные условия верхнего почвенного горизонта. Во всех исследуемых фациях Гондарайского среднегорного и АкскоДжалпаккольского высокогорного ландшафтов почвы кислые (табл. 4). В изменении уровня кислотности почв геоботанических поясов наблюдается небольшая вариативность рН, но имеется небольшой тренд к уменьшению кислотности с падением высоты над уровнем моря от альпийского геоботанического пояса к поясу хвойных лесов, что несколько отличается от особенностей Софийских ландшафтов. 61 Таблица 4 Показатели кислотности и гумусированности почв геоботанических поясов Гондарайского и Акско-Джалпаккольского ландшафтов № экспериментальной площадки Высота над у. м., м рН Гумус, % 2800 4,80 11,3 2800 4,90 11,9 2600 5,00 10,5 2450 5,20 9,4 2270 5,30 9,0 2200 4,90 8,2 2180 5,80 8,4 8 2000 5,20 10,6 9 1800 5,54 10,7 1700 5,19 10,3 1650 5,36 11,1 1 Геоботанический пояс Альпийские луга 2 3 4 Субальпийские луга 5 6 7 10 11 Экотон верхней границы леса Хвойные леса Рис. 21. Распределение кислотности и гумусированности верхнего почвенного горизонта по геоботаническим поясам Гондарайского и Акско-Джалпаккольского ландшафтов 3.2.1. Линейные парные связи Модель интенсивности распределения элементов в компонентах фаций геоботанического пояса альпийских (площадки № 1 и № 2) и субальпийских лугов (площадки № 3 и № 4) характеризуется следующими особенностями (рис. 62 22). При миграции из почвообразующей породы в почву происходит накопление кадмия и цинка. В фациях боковой и конечной морен альпийского пояса биологический захват всех элементов начинает прослеживаться уже при миграции из почвенного в растительный компонент, который продолжается и при дальнейшем движении по геохимической цепи. Рис. 22. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов фаций луговых поясов Акско-Джалпаккольского ландшафта (а – альпийский; б – субальпийский) (пл. №1, №2 и №3, №4 соответственно) Некоторая идентичность моделей объясняется сходным типом растительности, почвенного покрова и, как следствие, миграционной структуры фациального пространства. Ряд коэффициентов радиальной дифференциации по убыванию совпадает с таковыми в субальпийском поясе и в луговых фациях пояса экотона: Zn > Cd > Pb > Cu. В сравнении с концентрацией элементов в почвообразующих породах в почвах луговых фаций зоны экотона накапливается кадмий (Крд = 1,44) и цинк (Крд = 1,61), рассеивается свинец и в большей степени медь (Крд = 0,42) (рис. 23). При миграции в растительный компонент происходит накопление только кадмия (Кб = 1,37) и биологический захват остальных элементов (Кб < 1). Сильнее всего растения захватывают медь (Кб = 0,66). 63 Рис. 23. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов луговых фаций пояса экотона Гондарайского ландшафта (пл. №5, №6) В дальнейшем перемещении по геохимической цепи в организмы беспозвоночных–фитофагов все химические элементы захватываются организмами беспозвоночных, но коэффициенты дискриминации несколько повышаются для свинца и цинка, а следовательно захват усиливается. Ранжированный ряд коэффициентов радиальной дифференциации: Zn > Cd > Pb > Cu. В фациях березовых криволесий (площадка № 7) горно-кустарниковые почвы по сравнению с гранитоидами накапливают свинец, кадмий и цинк, о чем свидетельствуют коэффициенты радиальной дифференциации более 1, и рассеивается медь (рис. 24). Рис. 24. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов фаций березовых криволесий Гондарайского ландшафта (пл. № 7) При миграции в растительный компонент все элементы только захватываются, а кадмий (Кб = 1,44) накапливается. При переходе в следующее звено биогеохимической цепи происходит также захват всех элементов, однако коэффициенты дискриминации увеличились по сравнению с коэффициентами 64 биологического поглощения у свинца (Кд = 0,34), меди (Кд = 0,45) и цинка (Кд = 0,45), и уменьшились только у кадмия (Кд = 0,34). Ряд коэффициентов радиальной дифференциации изучаемых элементов в порядке убывания: Cd > Zn > Pb > Cu. При миграции элементов из литологического компонента в почвенный в фациях сосновых редколесий в зоне экотона верхней границы леса (экспериментальная площадка № 4) в почвах происходит накопление кадмия (Крд = 1,43) и цинка (Крд = 1,62) и рассеивание свинца и меди (рис. 25). В дальнейшем, при переходе химических элементов в биогенную форму растения также накапливают кадмий (Кб = 1,33) и захватывают остальные исследуемые элементы. Далее, при движении по геохимической цепи видно, что организмы беспозвоночных захватывают элементы. Об этом свидетельствуют коэффициенты дискриминации, величина которых менее 1. Ранжированный ряд коэффициентов радиальной дифференциации в порядке убывания выглядит следующим образом: Zn > Cd > Pb > Cu. Рис. 25. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов в фациях сосновых редколесий пояса экотона верхней границы леса Гондарайского ландшафта (пл. № 8) Для линейной модели миграционной структуры фаций сосновых лесов (площадки № 2 и № 3) характерны несколько иные особенности (рис. 26). При миграции из горных пород в почвенный компонент происходит рассеивание свинца (Крд = 0,64), меди (Крд = 0,45) и цинка (Крд = 0,34) и интенсивное накопление кадмия (Крд = 4,77). При дальнейшем движении по геохимической цепи данная тенденция сохраняется, однако коэффициенты биологического поглощения снижены по сравнению с коэффициентами радиальной 65 дифференциации у свинца (Кб = 0,19) и кадмия (Кб = 1,36). Кадмий в силу больших концентраций в почвенном компоненте продолжает накапливаться в растениях. Рис. 26. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов фаций сосновых лесов Гондарайского ландшафта (пл. № 9, № 10) При переходе из растительного компонента в организмы беспозвоночных коэффициенты дискриминации сокращаются для кадмия, остаются прежними для меди и увеличиваются для свинца. При этом данные элементы претерпевают захват. Однако цинк по сравнению с растительным компонентом начинает накапливаться в организмах беспозвоночных (Кд = 1,42). Ряд коэффициентов радиальной дифференциации по убыванию строится так: Cd > Pb > Cu > Zn. При сопоставлении содержания химических элементов в горно-лесных почвах фации днища р. Гондарай с еловым лесом с концентрацией в материнской породе (гранитоидах) очевидно, что интенсивнее всего рассеивается цинк (Крд = 0,50), слабее свинец (Крд = 0,85), концентрируются медь и кадмий (коэффициенты радиальной дифференциации 1,02 и 2,97 соответственно) (рис. 27). В перераспределении элементов между почвой и травянистой растительностью наиболее интенсивна роль кадмия, а прочих элементов примерно одинакова (коэффициенты биологического поглощения для свинца – 0,33, для меди – 0,37, для цинка 0,40). Кадмий выносится слабее других элементов. Вычисленные коэффициенты дискриминации показывают, что при миграции из растительного компонента в организмы беспозвоночных– 66 фитофагов происходит захват всех исследуемых элементов. Ранжированный ряд коэффициентов радиальной дифференциации: Cd > Cu > Pb > Zn. Рис. 27. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов фации днища р. Гондарай с еловым лесом (пл. № 11) Анализ коэффициентов последовательного распределения парных взаимосвязей позволил выделить три типа связей, характерные для разных элементов, отражающие причинно-следственные особенности в их миграции: – аккумулятивно-накопительный тип связи прослеживается при миграции кадмия; – рассеивающе-захватный тип преобладает при миграции меди и свинца; – аккумулятивно-захватный тип связи характерен при миграции цинка. При анализе линейных связей было выявлено, что на большинстве экспериментальных площадок расположенных внизу склонов во всех изучаемых ландшафтах и являющихся наиболее подчиненными, наибольшими коэффициентами радиальной дифференциации характеризуются кадмий и свинец. Данный результат соотносится с результатами В.В. Дьяченко, и можно сделать вывод об общей закономерности, так как именно в нижних частях склона высока доля подвижных форм этих элементов. 3.2.2. Многофакторные связи Выявление особенностей геохимических условий фаций исследуемых ландшафтов проводилось на примере геосистемной модели (все компоненты равнозначны), в рамках которой вычислялся интегральный показатель – 67 коэффициент множественной корреляции для каждой фации в отдельности (табл. 5). Таблица 5 Коэффициенты множественной корреляции и устойчивость связей компонентов фаций Гондарайского и Акско-Джалпаккольского ландшафтов Rмф менее 0,15 (очень слабая связь) Субальпийские луговые на конусах выноса (Rмф = 0,11) – – Rмф от 0,15 до 0,30 (слабая связь) Rмф более 0,30 (средняя связь) Rмф более 0,50 (значимая связь) Березовые криволесья в экотоне (Rмф = 0,16) Еловые леса (Rмф = 0,35) Сосновые леса (Rмф=0,59) Альпийские луговые на морене (Rмф = 0,18) Луговые разнотравнозлаковые в экотоне (Rмф = 0,30) Сосновые леса в экотоне (Rмф=0,34) – – – В целом показатели множественной корреляции в фациях горных ландшафтов невелики и не превышают 0,59. Однако они позволяют проследить определенные закономерности межкомпонентных связей при формировании геохимических условий. Во-первых, очень слабая геохимическая связь между компонентами наблюдается в фациях с субальпийской растительностью (Rмф = 0,11), что объясняется наличием большого количества внешних факторов с неблагоприятными природными условиями для развития биоты. Низкая многофакторная корреляция, и как следствие, неустойчивые геохимические условия характерны для фаций березовых криволесий в экотонном поясе верхней границы леса (Rмф = 0,16), где отмечаются лавинные процессы. Низкие показатели здесь определяются также антропогенным фактором – ведется длительный выпас скота. Более высокие коэффициенты многофакторной корреляции наблюдаются для лесных фаций: сосновых в поясе экотона (0,34), еловых днища долины р. Гондарай (0,35) и сосновых (0,59) доминантного лесного пояса. Растительность этих фаций длительное время существует в условиях относительной стабильности. 68 3.2.3. Биоэкосистемные связи Определение особенностей геохимической среды фаций Гондарайского и Акско-Джалпаккольского ландшафтов проводилось на примере усредненных коэффициентов напряженности биоэкосистемных связей (Кнапр.) отношений в парных связях субъекта (фитофагов) с компонентами среды (табл. 6). Таблица 6 Коэффициенты напряженности биоэкосистемных связей фаций Гондарайского и Акско-Джалпаккольского ландшафтов № площадки Геоботанический пояс 1 Альпийские луга 2 3 Субальпийские луга 4 5 6 7 Долинный экотон верхней границы леса Альпийские луга боковой морены днища цирка Альпийские луга конечной морены в древнем цирке Субальпийские луга коллювиального склона цирка Субальпийские луга конуса выноса цирка Субальпийские луга конуса выноса Субальпийские луга конуса выноса с антропофитами Березовые криволесья Сосновые редколесья 8 9 10 Фация Хвойный пояс 11 Сосновый лес в верхней части склона долины р. Гондарай Сосновый лес нижней части склона долины р. Гондарай Еловый лес днища долины р. Гондарай Коэффициент напряженности биоэкосистемных связей (Кнапр.) 6,58 5,64 5,04 4,54 3,94 4,71 4,74 4,25 1,43 2,37 1,88 По величине коэффициента напряженности биоэкосистемных связей выделяются следующие типы состояний геохимических сред, характерные для различных фаций: – критическая (более 5,01); – напряженная (4,01 – 5,00); – удовлетворительная (3,01 – 4,00); 69 – нормальная (менее 3,00). Критическое состояние наблюдалось в субальпийских и альпийских лугах. Удовлетворительное состояние наблюдается для луговой фации пояса экотона на конусе выноса западной экспозиции. Напряженное состояние отмечено в остальных фациях пояса экотона, а также в типичной субальпике и березовых криволесьях. Нормальная напряженность геохимической среды отмечена для фаций еловых лесов днища долины и сосновых лесов склонов р. Гондарай. 3.2.4. Анализ геохимических особенностей геоботанических высотных поясов Распределение химических элементов в геоботанических поясах имеет определенные закономерности. В горно-луговых почвах альпийского и субальпийского пояса концентрации всех микроэлементов снижены по сравнению с почвами других геоботанических поясов (рис. 28). В почвах субальпийского пояса концентрации исследуемых элементов (за исключением меди) возрастают. Вниз по склону происходит дальнейшее увеличение концентраций. В почвах пояса экотона верхней границы леса концентрации элементов максимальны. В горно-лесных почвах пояса хвойных лесов концентрации свинца и цинка несколько снижены по сравнению с почвами экотона верхней границы леса. В растительном компоненте минимальные концентрации всех элементов отмечены в альпийском геоботаническом поясе. В растениях субальпики концентрации элементов заметно увеличиваются. Значительны концентрации свинца в растительности пояса экотона верхней границы леса, а цинка – в субальпийском поясе. 70 Рис. 28. Латеральное распределение элементов в почвенном (А), растительном (Б) компонентах и организмах беспозвоночных (В) в геоботанических поясах Гондарайского и Акско-Джалпаккольского ландшафтов, мг/кг Для меди и кадмия характерны тренды, отражающие возрастание содержания этих элементов в растениях с падением высоты над уровнем моря. Концентрации свинца в растительном компоненте возрастают, а цинка незначительно сокращаются от субальпийского геоботанического пояса к хвойным лесам. В растительном компоненте наибольшие концентрации меди и кадмия также наблюдаются в поясе хвойных лесов. В организмах беспозвоночных концентрации всех элементов наиболее снижены в поясе альпийских лугов, при движении вниз по профилю они возрастают. Наибольшие скачки в концентрации элементов в организмах беспозвоночных прослеживаются между поясом экотона верхней границы леса и поясом хвойных лесов. Концентрация цинка в поясе экотона выше почти в три раза. Возрастающие тренды концентраций химических элементов во всех компонентах характерны для меди и кадмия, а в организмах беспозвоночных – для всех элементов. Почвенный компонент пояса экотона верхней границы леса характеризуется самыми высокими концентрациями свинца и цинка. 71 Рис. 29. Схема ранжирования коэффициентов многофакторной корреляции взаимосвязи компонентов фаций по геоботаническим поясам Согласно проведенному ранжированию были выделены типы взаимосвязей компонентов геоботанических поясов с учетом коэффициентов множественной корреляции, определяющих устойчивость геохимических условий фаций: - неустойчивые в луговых геоботанических поясах; - слабоустойчивые в поясе экотона верхней границы леса; - относительно устойчивые и устойчивые в поясе хвойных лесов. Распределение коэффициентов напряженности биоэкосистемных связей в разных высотных геоботанических поясах отражено на рис. 30. Рис. 30. Распределение коэффициента напряженности биоэкосистемных связей в высотных геоботанических поясах Гондарайского и Акско-Джалпаккольского ландшафтов Для высокогорий отмечена наибольшая напряженность биоэкосистемных связей (величина коэффициента более 5,00), и согласно проведенному нами ранжированию она критическое. В поясе экотона верхней границы леса 72 напряженность биоэкосистемны связей несколько снижена. Для пояса хвойных лесов отмечено нормальное состояние напряженности биокосистемных связей. 3.3. Геохимические особенности и межкомпонентные связи Алибекско-Домбайского среднегорного ландшафта Изучение геохимических особенностей и межкомпонентных связей Алибекско-Домбайского ландшафта осуществлялось в Тебердинском государственном природном биосферном заповеднике, в переходном высотном поясе от хвойных лесов к субальпийским лугам долины р. Птыш. Эта река берет начало от одноименного ледника, расположенного на северном склоне Главного Кавказского хребта. Для получения необходимых данных была заложена серия экспериментальных площадок в доминантных урочищах в пределах высот 2000–2200 м над уровнем моря (рис. 31). Рис. 31. Фрагмент ландшафтной карты Алибекско-Домбайского ландшафта в долине р. Птыш (Шальнев, Конева, 2006)* 73 1 – конечная морена с разнотравно-злаковой растительностью в непосредственной близости от ледника; 2, 3 – конечные морены на днище долины с разнотравно-злаковой растительностью на примитивных горно-кустарниковых и горно-луговых почвах; 4, 5 – крутые склоны западной экспозиции конусов выноса с субальпийскими лугами на горно-луговых почвах; 6 – конечная морена с березовым криволесьем и разнотравно-злаковой растительностью на горно-луговых почвах, перегораживающая вход в долину. * Примечание. В легенде описаны простые доминантные урочища, в которых размещались экспериментальные площадки. Важными факторами миграции распределения химических элементов в почвенном компоненте являются щелочно-кислотные условия и степень гумификации. Почвы исследуемых фаций относятся к классу кислых (табл. 7). Таблица 7 Показатели кислотности и гумусированности почв фаций Алибекско-Домбайского ландшафта № экспериментальной площадки Высота над у. м., м рН Гумус, % 1 2 3 4 5 6 2200 2165 2160 2100 2090 2080 4,90 5,16 5,20 5,25 5,44 5,28 12,2 12,1 10,6 10,0 9,8 6,8 Вследствие того, что все экспериментальные площадки расположены в пределах одного высотного геоботанического пояса экотона верхней границы леса, рН почв не имеет значимых колебаний с падением высоты над уровнем моря, но закономерно увеличивается в отличие от содержания гумуса. 74 Рис. 32. Распределение кислотности и гумусированности верхнего почвенного горизонта по фациям (I, II … VI – номера экспериментальных площадок) Изменения гумусированности верхнего горизонта почвенного покрова более заметны, и количество гумуса уменьшается с падением высоты над уровнем моря. Наибольшие показатели на высоте 2200 м связаны с присутствием неразложившихся растительных остатков. 3.3.1. Линейные парные связи Особенности линейных связей отражает последовательное распределение элементов по компонентам геохимической цепи. В почвах фации конечной морены с субальпийскими разнотравнозлаковыми лугами близ Птышского ледника происходит аккумуляция кадмия и рассеяние свинца, меди и цинка (рис. 33). Рис. 33. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов фации конечной морены с субальпийскими лугами в непосредственной близости от ледника (пл. №1) 75 Растения накапливают только цинк и захватывают остальные элементы. В животном компоненте все элементы, в разной степени захватываются. Ранжированный в порядке убывания ряд коэффициентов радиальной дифференциации: Cd > Pb > Cu >Zn. В фациях конечных морен с разнотравно-злаковой растительностью почвенный компонент аккумулирует только кадмий, а остальные элементы в нем рассеиваются (рис. 34). При переходе в биогенную форму кадмий продолжает накапливаться в надземной части растений. Свинец, медь и цинк подвергаются биологическому захвату. Все исследуемые элементы захватываются организмами беспозвоночных. Ранжирование коэффициентов радиальной дифференциации по убыванию: Cd > Pb > Cu >Zn. Рис. 34. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов фаций конечных морен с разнотравно-злаковой растительностью (пл. №2, №3) В почвах фаций крутых склонов конусов выноса интенсивно накапливается кадмий и рассеиваются остальные исследуемые элементы (рис. 35). Рис. 35. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов фаций крутых склонов конусов выноса (пл. №4, №5) 76 В растительном компоненте элементы подвергаются захвату. В то же время коэффициент биологического поглощения в сравнении с коэффициентом радиальной дифференциации возрастает для меди и цинка. В животном компоненте элементы продолжают захватываться, наибольшему захвату подвержен кадмий и свинец. Коэффициенты радиальной дифференциации убывают в следующем порядке: Cd > Pb > Zn > Cu. В почвенном компоненте фации конечной морены происходит аккумуляция кадмия и рассеяние свинца, меди и цинка (рис. 36). Сильнее всего рассеивается свинец. При миграции по геохимической цепи и переходе в биогенную форму в растительном компоненте все элементы захватываются, наиболее сильный захват отмечен для кадмия. В организмах беспозвоночных элементы также коэффициент подвержены дискриминации биологическому характерен для захвату. кадмия. Наибольший Коэффициенты радиальной дифференциации ранжированы в порядке убывания: Cd > Pb > Cu >Zn. Рис. 36. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов фации конечной морены (пл. №6) По особенностям вертикального распределения элементов в компонентах геохимической цепи были выделены два типа преобладающих связей: рассеивающе-захватный при миграции свинца, меди и цинка; аккумулятивнозахватный при миграции кадмия. Единично встречаются аккумулятивнонакопительный для кадмия в фациях конечных морен с разнотравно-злаковой растительностью и рассеивающе-захватный для цинка в фации конечной морены с субальпийской растительностью в близости от ледника. 77 Ранжированные ряды коэффициентов радиальной дифференциации схожи для всех исследуемых фаций конечных морен (Cd > Pb > Cu >Zn) и незначительно отличаются для фаций конусов выноса (Cd > Pb > Zn > Cu). Таким образом, показатели Тебердинского заповедника отличаются от других исследуемых территорий: для такого элемента, как свинец, в фациях заповедных территорий тип связи рассеивающе-захватный, в то время как в Софийских ландшафтах он таковой только в фациях высотных поясов выше границы леса. 3.3.2. Многофакторные связи Количественные показатели многофакторных связей фаций АлибекскоДомбайского ландшафта отражены в таблице 8. Таблица 8 Коэффициенты множественной корреляции и устойчивость связей компонентов фаций Алибекско-Домбайского ландшафта Rмф менее 0,15 (очень слабая связь) Rмф от 0,15 до 0,30 (слабая связь) Субальпийские луговые на конусах выноса (Rмф = 0,12) Березовое криволесье на конечной морене у входа в долину (Rмф = 0,26) Луговые разнотравно-злаковые на конечных моренах (Rмф = 0,16) Субальпийские луга морены близ ледника (Rмф = 0,17) – – Все объекты исследования расположены в пределах экотона верхней границы леса Алибекско-Домбайского ландшафта, поэтому нет большой вариативности в разбросе коэффициентов множественной корреляции. Наименьший коэффициент характерен для субальпийских луговых фаций конусов выноса (Rмф = 0,12), существующих в среде постоянных стрессовых ситуаций (сходы лавин). Самый высокий коэффициент отмечен для фации березового криволесья на конечной морене у входа в долину, наиболее удаленной от ледника (Rмф = 0,26). Близкие между собой показатели наблюдаются для фаций конечных морен с разнотравно-злаковой растительностью днища долины р. Птыш и близ ледника (Rмф = 0,16 и Rмф = 78 0,17 соответственно), что объясняется крупнообломочным материалом, которым сложены морены, и несформированностью почвенного покрова. В результате выделяется два типа взаимосвязей, определяющих особенности геохимических условий, – неустойчивые и слабоустойчивые. Неустойчивый тип характерен для фаций конусов выноса. Слабоустойчивый тип наблюдается в фациях всех исследуемых конечных морен. Аналогичные результаты наблюдаются и в фациях пояса экотона других изучаемых ландшафтов. 3.3.3. Биоэкосистемные связи Выявление отношению к показателя субъекту напряженности осуществлялось геохимической при помощи среды по усредненного коэффициента субъект-объектных отношений (табл. 9). Таблица 9 Коэффициенты напряженности биоэкосистемных связей фаций АлибекскоДомбайского ландшафта № площадки 1 2, 3 4, 5 6 Фация Субальпийские луга морены близ ледника Луговые разнотравно-злаковые на конечных моренах Субальпийские луговые на склонах конусов выноса Березовое криволесье на конечной морене у входа в долину Коэффициент напряженности биоэкосистемных связей (Кнапр.) 4,15 3,78 3,63 3,24 По величине коэффициента напряженности биоэкосистемных связей выделяются следующие типы состояний геохимических сред, характерные для различных фаций: – удовлетворительное (3,01 – 4,00); – напряженное (4,01 – 5,00). 79 Рис. 37. Распределение коэффициента напряженности биоэкосистемных связей в фациях Алибекско-Домбайского ландшафта (I, II … VI – номера экспериментальных площадок) Напряженное состояние биоэкосистемных связей отмечено для фации с субальпийскими лугами на недавно образовавшейся конечной морене современной стадии Фернау вблизи Птышского ледника. Удовлетворительное состояние характерно для фаций конечных морен с березовым криволесьем, с разнотравно-злаковой растительностью и луговых на конусах выноса. Наблюдается явная тенденция уменьшения напряженности биоэкосистемных связей при удалении от ледника. Сравнительный анализ с данными пояса экотона Гондарайского ландшафта показывает близкие сопоставимые величины с большей напряженностью биоэкосистемных связей в последнем. В Гондарайском ландшафте активно осуществляется выпас скота. 3.3.4. Анализ геохимических особенностей фаций высотного пояса верхней границы леса Для распределения химических элементов в компонентах фаций Алибекско-Домбайского ландшафта характерны возрастающие тренды, однако в каждом компоненте наблюдаются свои особенности (рис. 38). 80 Рис. 38. Латеральное распределение элементов в почвенном (А), растительном (Б) компонентах и организмах беспозвоночных (В) по типам фаций АлибекскоДомбайского ландшафта, мг/кг (I, II … VI – номера экспериментальных площадок) Самые низкие концентрации всех элементов в почвах отмечены для фации наиболее молодой конечной морены с субальпийской растительностью возле ледника. Наибольшие концентрации цинка характерны для субальпийских луговых фаций конусов выноса. В почвенном компоненте наибольшие концентрации свинца, меди и кадмия наблюдаются в фации конечной морены с березовыми криволесьями. Это самое раннее образование в постгляциальную эпоху. В растительном компоненте наибольшие концентрации цинка наблюдаются здесь же, в фации конечной морены с березовыми криволесьями. Самое высокое содержание свинца отмечено для фаций конусов выноса с луговой растительностью, а меди и кадмия – для фаций современных конечных морен с луговой разнотравно-злаковой растительностью. В организмах беспозвоночных самые высокие концентрации всех исследуемых элементов отмечены для фации конечной морены у входа в долину, расположенной на наименьшей высоте над уровнем моря относительно других экспериментальных площадок. Наименьшие концентрации всех 81 исследуемых элементов наблюдаются в компонентах фации наиболее молодой конечной морены близ ледника. 3.4. Геохимические особенности и межкомпонентные связи Каменномостского среднегорного ландшафта широколиственных лесов Изучение геохимических особенностей среднегорных и низкогорных куэстовых ландшафтов проводилось в Республике Адыгея, в долине р. Белой, у поселка Каменномостский. Это район наиболее западной части куэстовых гряд с небольшими высотами. Экспериментальные площадки заложены в пределах высот 400–600 м над уровнем моря по линиям двух серий экспериментальных площадок. Первая – в районе меловой куэсты (экспериментальные площадки № 1, 2, 3, 6), вторая – в районе юрской куэсты (экспериментальные площадки № 4, 5, 7, 6) (рис. 39). Изучение антропогенно-нарушенных фаций проводилось в пределах урочища Каменномостской котловины с селитебным комплексом коттеджной застройки. Экспериментальные площадки заложены в центральной части поселка (площадка № 6) и на окраине поселка с огородами и пастбищами (площадка № 7). В качестве почвообразующих пород исследуемого района были избраны известняки и песчаники и их коры выветривания, доминирующие в геологическом сложении этого региона. Названные профили пересекают основные доминантные урочища правого борта долины р. Белой: А. Урочище размытой части плакора меловой куэсты, разделенной на отдельные останцовые массивы, сложенные нижнемеловыми отложениями (мергели, глины). В пределах урочища исследована фация: 1 – верхняя часть пологого склона южной экспозиции, сложенная породами нижнего мела с буково-дубовыми лесами на серых лесных почвах (470 м над у. м.). Б. Урочище эрозионной балки правого притока реки Белой, сложенной породами нижнего мела и отложениями нижней юры. В пределах урочища исследованы фации: 2 – склон балки южной экспозиции, сложенный делювиальными отложениями, с кленовоольховыми лесами на серых лесных почвах (438 м над у. м.); 3 – днище балки, сложенное пролювиально-делювиальными отложениями, с дубовыми лесами на серых лесных почвах (420 м над у. м.). 82 Рис. 39. Схема расположения экспериментальных площадок в рамках Каменномостского ландшафта широколиственных лесов В. Урочище юрской куэсты, сложенной породами нижней и верхней юры (песчаники, алевролиты, аргиллиты). В пределах урочища исследованы фации: 4 – плакор останцового массива юрской куэсты, сложенный песчаниками и четвертичными суглинками, с фруктовыми садами на месте вырубленных буково-дубовых лесов на серых лесных почвах (570 м над у. м.); 5 – крутой склон северной экспозиции, сложенный делювиальными отложениями, с буководубовыми лесами на серых лесных почвах (486 м над у. м.). Г. Урочище Каменномостской озерной котловины с верхнечетвертичными террасами, сложенными аллювиальными отложениями и пролювием в районе селитебной застройки. Исследованы фации: 6 – днище Каменномостской котловины, сложенное четвертичными отложениями, с коттеджной застройкой (425 м над у. м.); 7 – присклоновый участок северной экспозиции Каменномостской котловины, сложенный четвертичными отложениями, с огородами и пастбищами на окраине поселка (444 м над у. м.). 3.4.1. Линейные парные связи В результате миграции элементов из материнской породы в почву фаций склонов меловой куэсты происходит интенсивное накопление кадмия, в сравнении с крайне низкими (0,03 мг/кг) концентрациями в горных породах (рис. 40). Остальные исследуемые элементы рассеиваются. Наиболее интенсивному рассеянию подвержен цинк. При переходе в биогенную форму свинец, кадмий, медь и цинк захватываются организмами растений. Более всего растения захватывают свинец, а менее всего – кадмий. Организмы 83 беспозвоночных накапливают кадмий и захватывают свинец, медь и цинк. Наибольшему захвату подвержена медь. Коэффициенты радиальной дифференциации ранжированы в порядке убывания: Cd > Cu > Pb > Zn. Рис. 40. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов фации верхней части пологого склона меловой куэсты с буково-дубовыми лесами (пл. № 1) Наиболее высокий коэффициент радиальной дифференциации в почвенном компоненте фации склона эрозионной балки наблюдается для кадмия (рис. 41). Остальные элементы рассеиваются. Более всего этому подвержен цинк. Коэффициенты биологического поглощения менее 1, и все исследуемые элементы захватываются. Рис. 41. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов фации склона эрозионной балки правого притока р. Белой с кленово-ольховыми лесами (пл. № 2) Наименее всего растительные организмы захватывают медь. При миграции в захватываться. организмы Однако беспозвоночных коэффициенты все элементы дискриминации в продолжают сравнении с коэффициентами биологического поглощения возрастают для кадмия, меди и цинка. Ранжированный ряд коэффициентов радиальной дифференциации выглядит следующим образом: Cd > Cu > Pb > Zn. 84 По сравнению с горными породами в почвенном компоненте фации днища эрозионной балки концентрации свинца, меди и цинка снижены (рис. 42). Рис. 42. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов фации днища эрозионной балки правого притока р. Белой с дубовыми лесами (пл. № 3) Показатели же кадмия наоборот возрастают. Его коэффициент радиальной дифференциации составляет 19,6, и, следовательно, кадмий аккумулируется в почве. Это связано с низкими кларками почвообразующих пород (0,03 мг/кг). При миграции в растительный компонент происходит захват элементов из биологического круговорота. Коэффициенты биологического поглощения свинца, кадмия и цинка ниже коэффициентов радиальной дифференциации, что говорит о резком снижении содержания этих элементов в растительности. Показатели цинка проявляются не так ярко. При дальнейшей миграции по геохимической цепи происходит снижение концентраций элементов в организмах беспозвоночных. Коэффициенты дискриминации здесь ниже коэффициентов биологического поглощения для всех элементов, кроме меди. Ряд коэффициентов радиальной дифференциации аналогичен предыдущим: Cd > Cu > Pb > Zn. В почвах фации массива юрской куэсты свинец, медь и цинк по сравнению с горными породами рассеиваются (Крд < 1). Кадмий интенсивно аккумулируется в почве (рис. 43). 85 Рис. 43. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов фации плакора останцового массива юрской куэсты с фруктовыми садами (пл. № 4) Коэффициенты биологического поглощения снижены по сравнению с коэффициентами концентраций для всех элементов, кроме цинка. Исследуемые элементы подвержены биологическому захвату. При миграции в организмы беспозвоночных элементы продолжают захватываться. Коэффициенты дискриминации для свинца и кадмия возрастают, для меди не изменяются, а для цинка уменьшаются. Ряд коэффициентов радиальной дифференциации по убыванию выглядит так: Cd > Pb > Cu > Zn. В почвенном компоненте фации крутого слона юрской куэсты (как и в ранее описанных фациях) происходит сильная аккумуляция кадмия и рассеяние остальных элементов (рис. 44). Рис. 44. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов фации крутого склона юрской куэсты с буководубовыми лесами (пл. № 5) В растительном компоненте захвату подвержен свинец, медь и цинк. Наибольший показатель отмечен для меди. Кадмий в растительности накапливается. 86 При дальнейшей миграции все элементы захватываются организмами беспозвоночных. Ранжирование коэффициентов радиальной дифференциации такое же, как и в фации плакора останцового массива куэсты Cd > Pb > Cu > Zn. В почвах днища Каменномостской котловины интенсивно накапливается кадмий и чуть менее свинец (рис. 45). Рис. 45. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов фации днища Каменномостской котловины (пл. № 6) Почвы данной экспериментальной площадки представлены урбаноземами, поэтому концентрации кадмия и свинца в почве выше предельно-допустимых концентраций. В растительном компоненте накапливается цинк и захватываются остальные элементы. В организмах беспозвоночных все исследуемые элементы также подвержены захвату. Коэффициенты радиальной дифференциации ранжированы следующим образом: Cd > Pb > Cu > Zn. На окраине поселка в рамках фации склона котловины в почвенном компоненте интенсивно аккумулируется кадмий, в меньшей степени свинец, а рассеиваются медь и цинк. При переходе в биогенную форму в растительном компоненте накапливается кадмий (его содержание в организмах растений выше, чем в почве) и захватываются остальные элементы (рис. 46). В организмах беспозвоночных захватываются все исследуемые элементы. Коэффициенты радиальной дифференциации по убыванию: Cd > Pb > Cu > Zn. 87 Рис. 46. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов фации присклонового участка северной экспозиции Каменномостской котловины с огородами и пастбищами на окраине поселка (пл. № 7) Таким образом, выделяются два типа ранжированных рядов коэффициентов радиальной дифференциации. Первый ряд (Cd > Cu > Pb > Zn) характерен для фаций в рамках меловой куэсты и ее склонов. Второй (Cd > Pb > Cu > Zn) доминирует в фациях юрской куэсты. Наиболее высокие коэффициенты радиальной дифференциации характерные для кадмия и свинца объясняются наиболее высокой долей подвижных форм этих элементов в системе химических соединений. Выделяется также два типа линейных связей: – аккумулятивно-захватный, который наблюдается преимущественно при миграции кадмия и свинца; – рассеивающе-захватный, отмеченный при миграции меди и цинка во всех фациях. 3.4.2. Многофакторные связи Для выявления многофакторных межкомпонентных связей вычислен коэффициент множественной корреляции для каждой из исследуемых фаций изучаемого ландшафта реки Белой (табл. 10). Коэффициенты множественной корреляции в своих показателях не превышают 0,52. Между всеми компонентами многофакторных связей – слабый, средний и значимый. сложились три типа 88 Таблица 10 Коэффициенты множественной корреляции и устойчивость связей компонентов фаций Каменномостского ландшафта Rмф от 0,15 до 0,30 (слабая связь) Rмф 0,30 – 0,50 (средняя связь) Rмф более 0,50 (значимая связь) Днище эрозионной балки Верхняя часть пологого Крутой склон юрской куэсты правого притока р. Белой с склона меловой куэсты с с буково-дубовыми лесами дубовыми лесами (Rмф = буково-дубовыми лесами (Rмф = 0,52) 0,29) (Rмф = 0,33) Плакор останцового массива Склон эрозионной балки юрской куэсты с правого притока реки Белой с – фруктовыми садами (Rмф = кленово-ольховыми лесами 0,22) (Rмф = 0,38) Антропогенно-нарушенный Антропогенно-нарушенный участок коттеджной участок окраины пос. застройки пос. – Каменномостского (Rмф = Каменномостского 0,17) (Rмф = 0,32) Слабая геохимическая связь наблюдается для фаций днища эрозионной балки (пл. № 3), на плакоре останцового массива юрской куэсты (пл. № 4) и в антропогенно-нарушенном участке окраины пос. Каменномостский (пл. № 7). Средняя геохимическая связь между компонентами отмечена для фаций склонов меловой куэсты (пл. № 1), эрозионной балки правого притока р. Белой (пл. № 2) и фации днища озерной котловины в поселке с коттеджной застройкой (пл. №6). Наиболее высокий показатель и значимая связь характерны для фации крутого склона юрской кусты с дубово-буковыми лесами (пл. № 5). В связи с небольшим количеством осадков на исследуемой территории важную роль, кроме антропогенного фактора, играет экспозиция склона, влияющая на тепловлагообмен. Индикатором дефицита увлажненности является растительность. Например, дубовый лес. Средняя и значимая связь наблюдается в местах с лучшим увлажнением, где произрастают буки и ольшаники. 89 3.4.3. Биоэкосистемные связи Выявление особенностей геохимической среды ландшафта р. Белой проводилось при помощи коэффициентов напряженности биоэкосистемных связей в парных взаимосвязях субъекта с компонентами среды (табл. 11). Таблица 11 Коэффициенты напряженности биоэкосистемных связей Каменномостского ландшафта № площадки 1 2 3 Фация Верхняя часть пологого склона меловой куэсты с буково-дубовыми лесами Склон эрозионной балки правого притока р. Белой с кленово-ольховыми лесами Днище эрозионной балки правого притока р. Белой с дубовыми лесами Коэффициент напряженности биоэкосистемных связей (Кнапр.) 3,82 4,92 4,57 Плакор останцового массива юрской 4,96 куэсты с фруктовыми садами Крутой склон юрской куэсты с буково5 4,28 дубовыми лесами Антропогенно-нарушенный участок 6 3,95 коттеджной застройки поселка Каменномостский Антропогенно-нарушенный участок 7 3,50 окраины поселка Каменномостский По величине коэффициента напряженности биоэкосистемных связей 4 выделяются следующие типы геохимических сред, характерные для различных фаций: – напряженная (4,01 – 5,00); – удовлетворительная (3,01 – 4,00). Удовлетворительное состояние геохимической среды характерно для антропогенно-нарушенных фаций в пос. Каменномостском и его окраины (площадки № 6 и 7), а также для фации плакора меловой куэсты. Напряженное 90 состояние наблюдается для всех фаций юрской куэсты, а также для фаций эрозионной долины правого притока р. Белой. 3.4.4. Анализ геохимических особенностей фаций куэстовых гряд пояса широколиственных лесов Распределение химических элементов в почвенном компоненте фаций описываемых геохимических профилей обладает определенными особенностями. Концентрации элементов в почвах двух описываемых профилей не имеют большого разброса, за исключением цинка (рис. 47). Рис. 47. Латеральное распределение элементов в почве по фациям профилей Каменномостского ландшафта, мг/кг (I, II … VI – номера экспериментальных площадок; А – первый профиль, Б – второй профиль) Для первого профиля наибольшие концентрации изучаемых элементов наблюдаются для фации днища Каменномостской котловины с коттеджной застройкой, так как территория подвержена антропогенной нагрузке, и, как следствие, высокие содержания элементов, превышающие предельно- допустимые концентрации. Наиболее низкое содержание всех элементов в почвах верхней части пологого склона южной экспозиции плакора меловой 91 куэсты. В рамках второго профиля резкое возрастание концентраций элементов в почве нижней части склона происходит также на площадке № 6. Сравнительный анализ распределения элементов в растительном компоненте по фациям двух профилей показал, что наибольшие концентрации наблюдаются для фации днища котловины с коттеджной застройкой (рис. 48). Наименьшие концентрации свинца, меди и цинка характерны для растительности фации днища балки правого притока реки Белая с дубовыми лесами (пл. № 3), а наименьшие концентрации кадмия для склона плакора меловой куэсты с буково-дубовыми лесами. Рис. 48. Латеральное распределение элементов в растительном компоненте по фациям профилей Каменномостского ландшафта, мг/кг (I, II … VI – номера экспериментальных площадок; А – первый профиль, Б – второй профиль) Для второго профиля характерны наименьшие концентрации элементов в растительном компоненте фации плакора останцового массива юрской куэсты с фруктовыми садами, а наибольшее для растительности фации днища котловины, что согласовывается с результатами почвенных анализов. Как и в других компонентах, в организмах беспозвоночных фаций обоих профилей концентрации свинца, кадмия и цинка наиболее высоки для фации 92 днища Каменномостской котловины (рис. 49). Наибольшие концентрации меди наблюдаются на склоне южной экспозиции плакора меловой куэсты. Наименьшие концентрации кадмия и цинка наблюдаются в верхней части пологого склона южной экспозиции, сложенной породами нижнего мела с буково-дубовыми лесами на серых лесных почвах. Рис. 49. Латеральное распределение элементов в организмах беспозвоночных по фациям профилей и Каменномостского ландшафта, мг/кг (I, II … VI – номера экспериментальных площадок; А – первый профиль, Б – второй профиль) Наиболее низкие концентрации свинца в организмах беспозвоночных, обитающих в пределах склона южной экспозиции эрозионной балки правого притока р. Белой. Самое низкое содержание меди характерно для днища эрозионной балки правого притока р. Белой. Для фаций второго профиля отмечено возрастание концентраций от плакора к днищу Каменномостской котловины. Небольшие различия в концентрациях элементов в компонентах фаций двух описываемых профилей Каменномостского ландшафта обусловлены 93 разным геохимическим фоном горных пород, так как профили заложены в пределах меловой и юрской куэстовых структур. 3.5. Геохимические особенности и межкомпонентные связи Караугомского и Дзинагадонского среднегорных ландшафтов Исследование Дзинагадонского Северная геохимических ландшафтов Осетия–Алания. особенностей проводилось Караугомский на Караугомского территории ландшафт и Республики сосновых лесов сформировался в постгляциальной троговой долине р. Караугомдон. Экспериментальные площадки были заложены в ряду доминантных фаций и урочищ в геоботаническом поясе сосновых лесов, которые сохранились лишь на правом берегу Караугомдона в пределах высот 1400–1800 м над уровнем моря (рис. 50). Рис. 50. Схема расположения экспериментальных площадок ряда фаций Караугомского и Дзинагадонского ландшафтов Караугомский среднегорный ландшафт троговых долин Урочище средней части коллювиального склона западной (восточной) экспозиции, сложенные коренными породами и коллювием: 94 1 – нижняя часть очень крутых склонов западной экспозиции, сложенных коллювием, с сосновыми лесами (1800 м над у.м.); Урочище присклоновой части долины конусов выноса, сложенных коллювиальнопролювиальными отложениями: 2 – конусы выноса западной экспозиции с сосновыми лесами на маломощных и каменистых горно-лесных почвах (1600 м над у.м.). Дзинагадонский среднегорный ландшафт эрозионно-тектонических депрессий хвойных лесов А. Сложное урочище озерной четки древнего ледникового озера с фрагментами врхнечетвертичных террас, сложенное аллювиальными и флювиогляциальными отложениями: 3 – пологий конус выноса реки Дзинагадон, перекрывающий озерную четку и сложенный аллювиально-пролювиальными отложениями с коттеджной застройкой и огородами (1512 м над у.м.); 7 – озерная четка древнего ледникового озера, сложенная флювиогляциальными, аллювиальными и моренными отложениями, с сосновыми и березовыми рощами и луговой растительностью, нарушенной выпасом скота (1460 м над у.м.). Б. Сложное урочище очень крутого склона троговой долины восточной экспозиции реки Караугомдон, сложенное коренными породами палеозоя и коллювиально-пролювиальными отложениями. Выделяются простые урочища: 4 – очень крутые коллювиальные склоны восточной экспозиции, сложенные коллювиальными и делювиальными отложениями, с луговой растительностью на месте вырубленных лесов и березовыми криволесьями на горно-луговых и примитивных грубоскелетных почвах (1626 м над у.м.). В. Сложные урочища троговой долины реки Дзинагадон, сложенные четвертичными отложениями (коллювием, пролювием и делювием) и выходами скальных пород. Выделяются простые урочища: 5 – крутой склон северной экспозиции, сложенный делювиально-коллювиальными отложениями, с сосновыми лесами и примесью березы на горно-лесных почвах (1780 м над у.м.); 6 – очень крутой склон южной экспозиции, сложенный коллювием с горно-лугово-степной растительностью на месте вырубленных лесов (1904 м над у.м.). 3.5.1. Линейные парные связи Для расчета коэффициентов радиальной дифференциации в качестве материнской породы были приняты гранитоиды. В почвах фаций коллювиальных склонов с сосновыми лесами наиболее приближенной к Караугомскому леднику происходит аккумуляция свинца, меди и цинка, что обусловлено близостью залегания горных пород и интенсивным вымыванием элементов (рис. 51). В растениях значительному накоплению подвергается кадмий. Свинец, медь и цинк слабо захватываются. В животном компоненте незначительно захватываются кадмий и свинец, а среднему захвату подвержены медь и цинк. 95 Коэффициенты радиальной дифференциации, ранжированные в порядке убывания, выглядят следующим образом: Pb > Cu > Zn > Cd. Рис. 51. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов фаций коллювиальных склонов с сосновыми лесами (пл. № 1) В фациях сосновых лесов конуса выноса западной экспозиции Караугомского ландшафта происходит аккумуляция в почвенном компоненте кадмия и меди и рассеяние свинца и цинка (рис. 52). В растениях слабо накапливается кадмий и сильно захватываются свинец, медь и цинк. В организмах беспозвоночных-фитофагов все элементы подвержены среднему захвату. Ранжированные коэффициенты радиальной дифференциации по убыванию: Cu > Cd > Pb > Zn. Рис. 52. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов фаций сосновых лесов конуса выноса западной экспозиции (пл. № 2) У фации конуса выноса реки Дзинагадон с коттеджной застройкой и огородами в почве аккумулируются свинец, медь и цинк и слабо рассеивается кадмий (рис. 53). 96 Рис. 53. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов фации конуса выноса реки Дзинагадон с коттеджной застройкой и огородами (пл. № 3) В растительном компоненте накапливается только кадмий, а в организмах беспозвоночных слабо дискриминации ниже свидетельствует об захватываются коэффициентов уменьшении все элементы. биологического захвата элементов Коэффициенты поглощения, из что растительного компонента. Ряд коэффициентов радиальной дифференциации в порядке убывания строится следующим образом: Cu > Zn >Pb >Cd. В фациях крутых коллювиальных склонов восточной экспозиции с лугами на месте вырубленных сосновых лесов в почвах аккумулируются свинец и цинк, а рассеиваются кадмий и медь (рис. 54). Рис. 54. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов фаций крутых коллювиальных склонов восточной экспозиции с лугами на месте вырубленных лесов (пл. № 4) В растительном компоненте кадмий начинает накапливаться, а остальные элементы захватываться. В животном компоненте все исследуемые элементы подвергаются захвату. Активнее захватывается кадмий, менее – свинец. Ранжированный ряд коэффициентов убыванию: Pb >Zn > Cd > Cu. радиальной дифференциации по 97 В почвенном компоненте фации озерной четки древнего ледникового озера Дзинагадонского ландшафта с сосновыми и березовыми рощами происходит аккумуляция кадмия, свинца и меди, и рассеяние цинка (рис. 55). Рис. 55. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов фации озерной четки древнего ледникового озера с сосновыми и березовыми рощами (пл. № 7) При переходе в биогенную форму в растительном компоненте накапливается свинец, медь и цинк, а захватывается кадмий. В дальнейшем, в организмах беспозвоночных все исследуемые элементы захватываются, однако для кадмия коэффициент дискриминации выше, чем коэффициент биологического поглощения. Ряд коэффициентов радиальной дифференциации в порядке убывания: Zn > Pb > Cu > Cd. В почвах фации северного склона долины Дзинагадона с сосновыми лесами и примесью березы аккумулируется только свинец и слабо рассеиваются остальные элементы (рис. 56). Рис. 56. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов фации склона северной экспозиции с сосновыми лесами с примесью березы (пл. № 5) В растениях накапливается только кадмий, а остальные элементы сильно захватываются. В организмах беспозвоночных все элементы захватываются, 98 причем характерно усиление захвата свинца, меди и цинка. Коэффициенты радиальной дифференциации расположены в порядке убывания: Pb > Cd > Zn > Cu. В фации коллювиального склона южной экспозиции с горно-луговостепной растительностью на месте вырубленных лесов коэффициенты радиальной дифференциации кадмия свидетельствуют о его интенсивной аккумуляции в почве (рис. 57). Рис. 57. Коэффициенты последовательного распределения парных взаимосвязей компонентов фации крутого коллювиального склона южной экспозиции с горно-лугово-степной растительностью на месте вырубленных лесов (пл. № 6) Свинец, медь и цинк рассеиваются. В растительном компоненте все элементы захватываются из биологического круговорота, а в дальнейшем в организмах беспозвоночных продолжают захватываться свинец, медь и цинк. При этом захват усиливается по сравнению с растительным компонентом. Кадмий накапливается в животном компоненте. Ряд коэффициентов радиальной дифференциации в порядке убывания: Cd > Pb > Zn > Cu. Различия природных условий и степени антропогенной нарушенности на исследуемых фациях определяют разнообразие коэффициентов радиальной дифференциации в разных фациях. Выделяются следующие типы связей: рассеивающе-захватный (миграция свинца и цинка); рассеивающе- накопительный (миграция кадмия); аккумулятивно-захватный (миграция меди). 99 3.5.2. Многофакторные связи Для выявления многофакторных межкомпонентных связей вычислен коэффициент множественной корреляции для каждой из исследуемых фаций Караугомского и Дзинагадонского среднегорных ландшафтов. Как и в других исследуемых горных ландшафтах, коэффициенты множественной корреляции невелики (табл. 12). Таблица 12 Коэффициенты множественной корреляции и устойчивость связей компонентов фаций Караугомского и Дзинагадонского ландшафтов Rмф менее 0,15 (очень слабая связь) Сосновые и березовые рощи с луговой нарушенной растительностью на озерной четке (Rмф = 0,10) Rмф от 0,15 до 0,30 (слабая связь) Rмф более 0,30 (средняя связь) Горно-лугово-степная на месте вырубленных лесов на коллювиальном склоне южной экспозиции (Rмф = 0,25) Пологий конус выноса реки Дзинагадон с коттеджной застройкой (Rмф = 0,31) Сосновая с примесью березы на склоне северной экспозиции (Rмф = 0,28) Луговые на месте вырубленных лесов на коллювиальном склоне восточной экспозиции (Rмф = 0,15) Сосновые нижней части очень крутых коллювиальных склонов западной экспозиции (Rмф = 0,22) – – – Сосновые конуса выноса западной экспозиции (Rмф = 0,50) – – Доминируют слабые связи как результат антропогенных нарушений. Наибольшие величины характерны для фации конуса выноса р. Дзинагадон с коттеджной застройкой (пл. № 3), что связано с накопительным фактором деятельности реки и склоновых процессов. Для сосновых фаций конусов выноса западной экспозиции (пл. № 2) характерен высокий коэффициент (0,50), что объясняется устойчивостью геохимических условий и возрастом формирования фации. Наиболее низкий коэффициент (0,15) отмечен для луговых фаций склона восточной экспозиции на месте вырубленных лесов (пл. № 4). Слабая 100 многофакторная связь также наблюдается и в пределах сосновой фации (пл. № 1), которая близко расположена к леднику. При типизации многофакторных связей и их устойчивости в изученных ландшафтах доминируют слабоустойчивые типы: – неустойчивые и слабоустойчивые, характерные для луговых фаций, образовавшихся на месте вырубленных хвойных лесов; – относительно устойчивые, характерные для фаций с сосновыми лесами на конусе выноса. 3.5.3. Биоэкосистемные связи Коэффициенты напряженности биоэкосистемных связей «хозяина» (беспозвоночных) с компонентами среды отражены в таблице 13. Таблица 13 Коэффициенты напряженности биоэкосистемных связей фаций Караугомского и Дзинагадонского ландшафтов № площадки Фация Коэффициент напряженности биоэкосистемных связей (Кнапр.) 6,86 1 Сосновые нижней части очень крутых коллювиальных склонов западной экспозиции 2 Сосновые крутых склонов западной экспозиции 4,45 3 Пологий конус выноса реки Дзинагадон, с коттеджной застройкой и огородами Луговые на месте вырубленных лесов на коллювиальном склоне восточной экспозиции Сосновая с примесью березы на склоне северной экспозиции Горно-лугово-степная на месте вырубленных лесов на коллювиальном склоне южной экспозиции Сосновые и березовые рощи с луговой нарушенной растительностью на озерной четке 6,23 4 5 6 7 3,96 3,84 3,13 3,7 101 Рис. 58. Распределение коэффициента напряженности биоэкосистемных связей в фациях Караугомского и Дзинагадонского ландшафтов (I, II … VII – номера экспериментальных площадок) Коэффициенты напряженности биоэкосистемных связей варьируются в пределах 3,13 – 6,86, что позволяет провести их ранжирование по величине этих коэффициентов, определяющих напряженность связей в субъектобъектных отношениях и особенности геохимической среды: – удовлетворительная (3,01 – 4,00); – напряженная (4,01 – 5,00); – критическая (более 5,01). Наиболее высокие коэффициенты и критическое состояние среды характерны для фаций расположенных, в пределах пос. Дзинага и фации сосновых лесов в поясе экотона (пл. № 1). Для остальных исследуемых фаций характерно удовлетворительная напряженность биоэкосистемных связей и состояние геохимической среды. 3.5.4. Анализ геохимических особенностей фаций Вариативность концентраций химических элементов в почвах Караугомского и Дзинагадонского ландшафтов достаточно высока, что обусловлено нечеткой высотной дифференциацией и возможно, техногенезом. 102 Рис. 59. Латеральное распределение элементов в почвенном (А), растительном (Б) компонентах и организмах беспозвоночных (В) по типам фаций Дзинагадонского и Караугомского ландшафтов, мг/кг (I, II … VII – номера экспериментальных площадок) Наибольшие концентрации свинца и цинка наблюдаются в почвенном компоненте сосновых фаций крутых коллювиальных склонов западной экспозиции (пл. № 1). Высокие концентрации свинца, меди и цинка характерны для почв экспериментальной площадки, заложенной на конусе выноса реки Дзинагадон в окрестностях поселка. В целом вариативность концентраций элементов в почвах фаций высока, однако выявляется незначительный тренд к уменьшению концентраций всех изучаемых элементов при удалении от ледника (то есть вниз по склону). Распределение элементов в растительном компоненте фаций среднегорных ландшафтов обладает своими особенностями. Наибольшие концентрации меди наблюдаются в укосе растений фации озерной четки с сосновыми и березовыми рощами. Большое содержание остальных элементов характерно для растительного компонента фации на конусе выноса в пос. Дзинага. Колебания в концентрациях элементов не так велики, как в почвенном компоненте. В организмах беспозвоночных наибольшие концентрации свинца, меди и цинка наблюдаются в фации озерной четки (пл. № 7). Наименьшие 103 концентрации всех изучаемых элементов характерны для сосновой фации у ледника, находящейся на наибольшей высоте над уровнем моря. В отличие от почвенного и растительного компонентов, у беспозвоночных отмечена небольшая разница между концентрациями элементов и более плавные линии трендов по изменению концентраций. При анализе распределения всех элементов в компонентах фаций, заложенных на правом берегу р. Караугом в сосновых лесах с примесью березы (площадки № 1, 2, 7), отмечается падение концентраций элементов в почвах при удалении от ледника и уменьшении высоты над уровнем моря. Концентрации элементов в растениях также уменьшаются (за исключением меди), а в организмах беспозвоночных концентрации элементов возрастают при тех же условиях. В распределении элементов в компонентах фаций Дзинагадонского ландшафта (площадки № 3, 4, 5, 6) наблюдается большой разброс значений, что является результатом пестроты геохимических условий (антропогенная нарушенность, луга на месте вырубленных лесов и т. д.), и общий тренд не выявлен. 3.6. Сравнительный анализ ландшафтно-геохимических особенностей исследуемого региона Проведенный анализ региональных геохимических особенностей ландшафтов Западного и Центрального Кавказа позволил выявить сходства и различия как в перераспределении элементов в изучаемых ландшафтах, так и в межкомпонентных связях. Сходство во всех ландшафтах отмечено в перераспределении элементов по компонентам: в почве наблюдаются наибольшие концентрации исследуемых элементов, на втором месте растительный компонент и на третьем – беспозвоночные, как наиболее мобильный компонент ландшафта. Оценивая все ландшафты вкупе, наибольшие средние концентрации элементов отмечены в компонентах Каменномостского и Караугомского ландшафтов. В Каменномостском ландшафте высока степень антропогенной 104 нагрузки, так как исследуемые экспериментальные площадки расположены вблизи поселка Каменномостский. Наименьшие средние концентрации элементов отмечены в компонентах Алибекско-Домбайского ландшафта, что объясняется его расположением на территории Тебердинского заповедника и полным отсутствием антропогенного фактора. В целом концентрации элементов в компонентах всех исследуемых территорий невысоки и лишь единично превышают предельно-допустимые концентрации в Каменномостском ландшафте. Коэффициенты отражающие устойчивость множественных связей в геосистеме (Rмф) во всех ландшафтах невелики и не превышают 0,59. Это объясняется тем, что высокогорные и среднегорные ландшафты имеют достаточно низкую степень самоорганизации, и они весьма уязвимы и чутко реагируют на любые изменения. Для горных геосистем, в отличие от равнинных, характерна высокая напряженность геохимических взаимосвязей между растительностью и почвой. Растительность горных геосистем является единственным компонентом, способствующим сохранению устойчивости их состояния. Наиболее высок показатель множественной корреляции в фациях Гондарайского ландшафта (Rмф = 0,59), так как экспериментальные площадки здесь заложены в лесных фациях хвойного геоботанического пояса, которые существуют на протяжении длительного времени в состоянии относительной стабильности. Наиболее низкие коэффициенты множественной корреляции (Rмф = 0,10) характерны для фаций Караугомского ландшафта, что объясняется постоянными вырубками и сменой ценозов и для фаций Акско- Джалпаккольского ландшафта, так как здесь экспериментальные площадки заложены в альпийских луговых фациях. Коэффициент напряженности биоэкосистемных связей отражает качество среды для субъекта, в данном случае для беспозвоночных-фитофагов. Данный показатель наиболее высокий в фациях Караугомского ландшафта (Кнапр. = 6,58), а следовательно здесь наиболее напряжены биоэкосистемные связи субъекта с компонентами среды. Как было отмечено выше, это связано с 105 антропогенной нагрузкой на территорию и сменой ценозов в результате неконтролируемых вырубок. Отмечается следующая особенность, коэффициенты напряженности биоэкосистемных связей в фациях обратно пропорциональны множественным коэффициентам корреляции (Rмф), т.е. чем выше устойчивость связей между компонентами в геосистеме, тем комфортнее и менее напряжена среда для субъекта. Таким образом отмечается отрицательная корреляция этих показателей. При анализе перераспределения элементов в различных геоботанических поясах ландшафтов выявлено, что среди изученных компонентов значительная роль в аккумуляции элементов принадлежит почвам. Уровни концентрации и степень обогащения почвенного компонента исследуемыми элементами возрастают вниз по склону. Это объясняется однонаправленными системообразующими потоками вещества из фаций расположенных выше по склону (более автономных) в каскадной ландшафтно-геохимической системе. В результате выпадения атмосферных осадков, происходит вынос элементов из почв фаций высокогорий, и при переносе масс вещества в почвах фаций расположенных ниже по склону аккумулируются элементы. В итоге, в почвах нижних частей склонов и почвах речных долин наблюдаются наиболее высокие концентрации элементов, и образуется ряд, соответствующий степени подвижности этих элементов Cd > Pb > Cu > Zn. Данные результаты согласуются с концепцией Б.Б. Полынова (1956) о структурообразующем значении потоков вещества в ландшафтах и выводами В.В. Дьяченко о степени подвижности различных элементов (2005). 106 ЗАКЛЮЧЕНИЕ В соответствии с поставленными задачами исследования получены следующие результаты: 1. Изучение истории геохимических исследований горных ландшафтов Западного и Центрального Кавказа позволило обратить внимание на слабую изученность вопросов, касающихся различных типов взаимосвязей в структурах ландшафтов горных территорий, имеющих большое значение в современной теории ландшафтоведения и в изучении прикладных направлений, связанных с антропогенным воздействием. Изучение этих связей с применением наиболее известных в ландшафтоведении моделей (линейной, геосистемной, позволило биоэкосистемной) получить новые и методов сведения о математического анализа количественно-качественных характеристиках межкомпонентных связей, выделить их типы с учетом особенностей геохимических условий и напряженности геохимической среды в фациях горных ландшафтов. 2. Анализ вертикальной геохимической структуры фаций горных ландшафтов традиционными методами парных связей (линейная модель) позволил получить обширный научный материал и пополнить банк данных по изучаемому региону, который сопоставим с геохимическим фоном исследований других авторов. В вертикальной геохимической структуре исследуемых ландшафтов выявлены преобладающие типы линейных связей в фациях разных высотных поясов, отражающие причинно-следственную зависимость в миграции элементов по геохимической цепи: аккумулятивнонакопительный, аккумулятивно-захватный и рассеивающе-захватный. Коэффициенты множественной корреляции отражают устойчивость множественных связей в геосистеме, и по их величине были выделены типы связей: неустойчивые, слабоустойчивые и относительно устойчивые. Устойчивость связей в геосистеме зависит от ряда факторов – высота над уровнем моря, возраст фации и степень антропогенной нарушенности. 107 Коэффициент напряженности биоэкосистемных связей характеризует состояние геохимической среды и позволяет определять качество среды для субъекта: критическое, напряженное, удовлетворительное, нормальное. По совокупным показателям этих коэффициентов можно осуществлять мониторинг за современным состоянием и динамикой природных комплексов горных ландшафтов. При этом данные напряженности геохимической среды (биоэкосистемных множественной связей) корреляции фаций по коррелируют принципу с обратно коэффициентом пропорциональных зависимостей (критическое состояние среды соответствует самому высокому коэффициенту множественной корреляции). 3. Результатом вертикальной геохимической дифференциации высотных геоботанических поясов горных ландшафтов являются возрастающие тренды латерального распределения концентраций химических элементов в исследуемых компонентах. Уровни концентраций и степень обогащения почв элементами в ландшафтах увеличиваются сверху вниз, что определяется системообразующей ролью потоков вещества в каскадной ландшафтногеохимической системе. Поэтому более высокая степень обогащения почв обнаруживается для более подвижного кадмия, а снижается для меди и цинка. В итоге, концентрация микроэлементов по степени обогащения почв возрастает в нижних частях склона и долинах рек, образуя ряд Cd > Pb > Cu > Zn, который соответствует степени подвижности этих элементов. 4. Геохимическая дифференциация наблюдается в распределении особенностей геохимических условий фаций и устойчивости связей с учетом высоты над уровнем моря и антропогенного фактора. Межрегиональный анализ данных геохимических исследований высотных геоботанических поясов ландшафтов показал небольшие различия на всех ключевых участках исследуемой территории, что свидетельствует об общих закономерностях внутриландшафтной дифференциации геохимических условий и особенностей взаимосвязей фациальных структур. 108 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Авессаломова, И.А. Биогеохимическая структура ландшафтов тисо- самшитовой рощи Кавказского заповедника [Текст] / И.А. Авессаломова // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5, География. – 1991. – № 1. 2. Авессаломова, И.А. Биогеохимия ландшафтов [Текст] / И.А. Авессаломова. – М. : Изд-во МГУ, 2006. – 120 с. 3. Авессаломова, И.А. Геохимическая трансформация горно-лесных ландшафтов южного склона Большого Кавказа [Текст] / И.А. Авессаломова // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5, География. – 2002. – № 2. 4. Авессаломова, И.А. Геохимические показатели при изучении ландшафтов [Текст] / И.А. Авессаломова. – М., 1987. 5. Авессаломова, И.А. Горные ландшафты: структура и динамика [Текст] / И.А. Авессаломова, М.Н. Петрушина, А.В. Хорошев. – М. : Изд-во Моск. ун-та, 2002. – 158 с. 6. Авессаломова, И.А. Функционирование и динамика горных ландшафтов [Текст] / И.А. Авессаломова, М.Н. Петрушина, А.В. Хорошев // География, общество, окружающая среда. Т. II. Функционирование и современное состояние ландшафтов. – М. : Городец, 2004. – С. 154–170. 7. Авессаломова, И.А. Экологическая оценка ландшафта [Текст] / И.А. Авессаломова. – М., 1993. 8. Большой словарь иностранных слов [Электронный ресурс]. – Изд-во «ИДДК», 2007. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). 9. Вдовина, О.К. Оценка эколого-геохимической природной опасности высокогорных территорий при их освоении в качестве рекреационных / О.К. Вдовина // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. – 2009. – № 3. – С. 79–82. 10. Войткевич, В.В. Основы геохимии [Текст] / В.В. Войткевич, В.В. Закруткин. – М. : Высшая школа, 1976. – 368 с. 11. Гедгафова, Ф.В. Мелкие млекопитающие рода Apodemus как биоиндикаторы загрязнения природной среды тяжелыми металлами [Текст] / 109 Ф.В. Гедгафова, Т.С. Улигова, И.Б. Рапопорт, В.И. Ланцов, А.Х. Чапаев // «Биосфера и человек» матер. Междунар. научно-практической конф. – Майкоп, 2001. – C. 147–149. 12. Гедгафова, Ф.В. Содержание тяжелых металлов в объектах природной среды, подверженных техногенному загрязнению [Текст] / Ф.В. Гедгафова, Т.С. Улигова // «Биосфера и человек» матер. Междунар. научно-практической конф. – Майкоп, 1999. – C. 173–176. 13. Гедгафова, Ф.В. Содержание тяжелых металлов в почве и злаке бескильница длинночешуйчатая (Puccinellia dolicholepis V. Kresz) в условиях техногенного загрязнения г. Нальчика [Текст] / Ф.В. Гедгафова, Т.С. Улигова, В.И. Ланцов, И.Б. Рапопорт // Известия КБНЦ РАН. – 2001. – № 2. – С. 62–64. 14. Гедгафова, Ф.В. Тяжелые металлы в организме малых лесных мышей (Apodemus (Sulvaemus) uralensis P.) в связи с условиями обитания [Текст] / Ф.В. Гедгафова, Т.С. Улигова, А.Х. Чапаев // Сб. научных трудов «Проблемы экологии горных территорий». – Нальчик : КБНЦ РАН, 2004. – С. 32–36. 15. Гедгафова, Ф.В., Тяжелые металлы в природных и техногенных экосистемах Центрального Кавказа [Текст] / Ф.В. Гедгафова, Т.С. Улигова // Экология. – 2007. – № 4. – С. 317–320. 16. Глазовская, М.А. Биогеохимическая организованность экологического пространства в природных и антропогенных ландшафтах как критерий их устойчивости [Текст] / М.А. Глазовская // Изв. АН СССР. Сер. Геогр. – 1992. – № 5. – С. 5–11. 17. Глазовская, М.А. Геохимические основы типологии и методики исследований природных ландшафтов [Текст] / М.А. Глазовская. – М., 1964. 18. Глазовская, М.А. Геохимические основы типологии и методики исследований природных ландшафтов [Текст] / М.А. Глазовская. – Смоленск : Ойкумена, 2002. – 288 с. 19. Дегтярева, Т.В. Биогеохимический подход в изучении топического пространства фаций горных заповедника) [Текст] / В.А. ландшафтов Шальнев (на // примере Вестник Тебердинского Ставропольского 110 государственного университета. – Ставрополь : Вестник СГУ, 2010. – Вып. 69. – С. 138–145. 20. Дегтярева, Т.В. Вертикальная геохимическая дифференциация в горных ландшафтах Центрального Кавказа [Текст] / Т.В. Дегтярева, Ю.В. Сивоконь // Вестник Ставропольского государственного университета. – Ставрополь: Вестник СГУ, 2010. – Вып. 69. – С. 57–66. 21. Дегтярева, Т.В. Геохимическая изученность и проблемы биогеохимических исследований ландшафтов Северного Кавказа [Текст] / Т.В. Дегтярева, В.А. Шальнев // Вестник Ставропольского государственного университета. – Ставрополь, 2011. – № 76. – С. 257–260. 22. Дегтярева, Т.В. Ландшафтно-экологический подход в изучении геохимических особенностей горных почв Тебердинского заповедника [Текст] / Т.В. Дегтярева, Э.Н. Сутормина // Проблемы региональной экологии. – 2008. – № 5. – С. 73–77. 23. Добровольский, В.В. Ландшафтно-геохимическая зональность северного склона Большого Кавказа [Текст] / М.В. Ржаксинская // Геохимия ландшафта: сб. статей под ред. М.А. Глазовской. – М., 1967. 24. Дьяконов, К.Н. Ландшафтная политика в современном обществе / К.Н. Дьяконов // География на рубеже тысячелетий: труды XII съезда Русского географического общества. Т. 1. – СПб., 2005. – С. 105–106. 25. Дьяченко, В.В. Формирование аномалий тяжелых металлов на геохимических барьерах в почвах под воздействием интенсивной ветровой эрозии [Текст] / В.В. Дьяченко // Геохимические барьеры в зоне гипергенеза. – Москва, 1999. – С. 163–166. 26. Дьяченко, В.В. Региональные ландшафтно-геохимические исследования горной части Северного Кавказа [Текст] / В.В. Дьяченко // Экология: опыт. Проблемы. Поиск. – Новороссийск, 1991. – С. 96–100. 27. Дьяченко, В.В. Геохимические особенности почвообразующих комплексов горной части Северного Кавказа [Текст] / В.В. Дьяченко, Т.В. Красникова // Геохимия биосферы. – Новороссийск, 1999. – С. 64–65. 111 28. Дьяченко, В.В. Геохимия и оценка состояния ландшафтов Северного Кавказа [Текст] : автореф. дис. … д-ра. геогр. наук: 25.00.23 / Дьяченко Владимир Викторович. – Новороссийск, 2004. – 36 с. 29. Дьяченко, В.В. Ландшафтно-геохимическая оценка состояния и развития Северного Кавказа [Текст] / В.В. Дьяченко // Состояние и развитие горных систем. – Санкт-Петербург, 2002. – С. 80–85. 30. Дьяченко, В.В. Ландшафтно-геохимические особенности распределения W, Mo, Sn в почвах Северного Кавказа [Текст] / В.В. Дьяченко, В.В. Песенко // Геохимия биосферы. – Новороссийск, 1999. – С. 65–68. 31. Дьяченко, В.В. Основные закономерности формирования геохимического спектра почв Северного Кавказа [Текст] / В.В. Дьяченко // Изв. вузов. Сев.Кавк. регион. Естеств. науки. – 2001. – № 3. – С. 86–88. 32. Дьяченко, В.В. Особенности миграции химических элементов в почвах геохимических ландшафтов Центрального и Восточного Кавказа [Текст] : дис... канд. сельскохозяйственных наук: 03.00.16 / Владимир Викторович Дьяченко. – М., 1996. – 115 с. 33. Дьяченко, В.В. Металлы в почвах ландшафтов Краснодарского края [Текст] / // В. Д. Жуков, Е.А. Ляшенко, В.П. Суетов // Наука Кубани. – 2005. – № 5. – С. 40–45. 34. Елисеева, И.И. Общая теория статистики : учебник [Текст] И.И. Елисеева, М.М. Юзбашев. – М. : Финансы и Статистика, 2002. – 480 с. 35. Изучение динамики геохимических последствий антропогенной трансформации ландшафтов горных территорий : отчет о НИР [Текст] / П.Л. Головинский. – М., 2002. – 45 с. 36. Исаченко, А.Г. Ландшафтоведение и физико-географическое районирование [Текст] / А.Г. Исаченко. – М. : Высшая школа, 1991. – 365 с. 37. Карта геохимических ландшафтов Кабардино-Балкарской АССР и Северо-Осетинской АССР [Карты] / В.А. Алексеенко, О.Е. Клепфер. – ГУГК при Совете Министров СССР, 1990. В.В. Дьяченко, 112 38. Клепфер, О.Е. Геохимические ландшафты Центрального Кавказа [Текст] / О.Е. Клепфер, В.В. Дьяченко // Тезисы докладов всесоюзного совещания «Геохимия ландшафта». – Новороссийск, 1986. – С. 93–96. 39. Ковалев, П.В. Сели в бассейне р. Баксан [Текст] / П.В. Ковалев // Природа. – 1955. – № 2. 40. Ковальский, В.В. биогеохимического Геохимическая районирования экология [Текст] / – основа В.В. системы Ковальский // Биогеохимические циклы в биосфере. – М. : Наука, 1976. – С. 119–141. 41. Ковальский, В.В. Геохимическая экология и ее эволюционные направления [Текст] / В.В. Ковальский // Изв. АН СССР. Сер. биол. – 1963. – № 6. – С.830–851. 42. Козловский, Ф.И. Структурная модель миграционных процессов в геохимических ландшафтах [Текст] / Ф.И. Козловский // Геохимия ландшафтов: теория миграции химических элементов в природных ландшафтах. – М. : Издво Моск. ун-та, 1975. – С. 27–41. 43. Лиховид, А.А. Биотика ландшафта: объект, структура, основные концепции и методологическая база [Текст] / А.А. Лиховид, В.А. Шальнев // Современная биогеография. – М. : ИИЕТ РАН, 2001. – 171 с. 44. Лиховид, А.А. Биотика ландшафта: подходы и первые итоги исследований [Текст] / А.А. Лиховид, К.В. Харин, В.А. Шальнев, К.Ю. Шкарлет // Материалы XII съезда Русского географического общества. – СПб., 2005. – 679 с. 45. Лямин, В. С. Теоретико-познавательная роль категории «географическая картина мира» [Текст] / В.С. Лямин //. Вестн. Моск. ун-та. Серия 5. География. – 2001. – № 3. – С. 3–7. 46. Методика выполнения измерений массовой доли меди, свинца, кадмия и цинка в пробах почв, донных отложений, растений и пищевых продуктов на полярографе, разработанная НТФ «Вольта» и регламентированная в документе 11-03 МВИ (СПб, 2003), аттестована в соответствии с ГОСТ Р 8.563–96 по результатам метрологической экспертизы материалов по разработке МВИ. 113 47. Молчанов, Э.Н. Система организации почвенного покрова гор Северного Кавказа и классификация его структур [Текст] / Э.Н. Молчанов // Высокогорные экосистемы под воздействием человека: тр. ВГИ. – М. : Гидрометеоиздат, 1988. – Вып. 71. 48. Молчанов, Э.Н. Структура почвенного покрова Центрального Кавказа [Текст] / Э.Н. Молчанов // Высокогорные экосистемы под воздействием человека: тр. ВГИ. – М. : Гидрометеоиздат, 1989. – Вып. 75. 49. Назаров, А.Г. Геохимия высокогорных ландшафтов [Текст] / А.Г. Назаров. – Новосибирск : Наука, 1978. – 197 с. 50. Нефедова, М.В. Растительность экотона как индикатор границы средне- и высокогорных ландшафтов (на материалах северного склона Западного Кавказа) [Текст] : автореф. дис. … канд. геогр. наук: 25.00.23 / Нефедова Мария Викторовна. – Ставрополь, 2007. – 22 с. 51. Олейникова, Д.В. Внутриландшафтная дифференциация травянистой растительности высокогорных ландшафтов Западного Кавказа [Текст] : автореф. дис. … канд. геогр. наук: 25.00.23 / Олейникова Дина Вячеславовна. – Ставрополь, 2005. – 22 с. 52. Охрана ландшафтов [Текст] : толковый словарь / В.С. Преображенский. – М. : Прогресс, 1982. – 271 с. 53. Покаржевский, А.Д. Геохимическая экология наземных животных [Текст] / А.Д. Покаржевский. – М., 1985. 54. Полынов, Б.Б. Избранные труды [Текст] / Б.Б. Полынов. – М. ; Л. : Изд-во АН СССР, 1956. – 752 с. 55. Пузаченко, Ю.Г. Принципы информационного анализа [Текст] / Ю.Г. Пузаченко // Статистические методы исследования геосистем. – Владивосток, 1976. – С. 5–37. 56. Равкин, Ю.С. Факторная зоогеография и экологический мониторинг (Концептуальная схема и пути реализации) [Текст] / Ю.С. Равкин // 7-я Всес. зоогеографическая конф. – М., 1979. – С. 264–267. 114 57. Районирование Центрального Кавказа по условиям геохимических поисков в масштабе 1:500000 : отчет о НИР [Текст] / В.А. Алексеенко, В.В. Дьяченко, О.Е. Клепфер. – Фонды СКПГО. – 1987. 58. Рапопорт, И.Б. Исследование накопления тяжелых металлов системой почва – растения в условиях техногенного загрязнения г. Нальчика [Текст] / И.Б. Раппопорт, Ф.В. Гедфагова, Т.С. Улигова // Конференция молодых ученых. – Нальчик, 2000. – С. 27–29. 59. Рубилин, Е.В. Микроэлементы в почвах Северного Кавказа [Текст] / Е.В. Рубилин. – Л., 1968. – 56 с. 60. Савельева, В.В. Ландшафты Архыза [Текст] / В.В. Савельева // Северный Кавказ. – Ставрополь, 1973. – Вып. II. 61. Сает, Ю.Е. Геохимия окружающей среды [Текст] / Ю.Е. Сает. – М. : Недра, 1990. 62. Санникова, А.Б. Тяжелые металлы в почвах и растениях геохимических ландшафтов Северо-Западного Кавказа [Текст] : автореф. дис. … канд. геогр. наук: 25.00.23 / Санникова Анна Борисовна. – Новороссийск, 2005. – 22 с. 63. Сафронов, И. Н. Геоморфология Северного Кавказа / И.Н. Сафронов. – Ростов-на-Дону: Ростовский ун-т, 1969. – 216 с. 64. Северцов, А. Н. Морфологические закономерности эволюции [Текст]. В 3 т. / А.Н. Северцов. – М., 1949. 65. Сердюков, И.И. Дифференциация элементов в ландшафтах Приэльбрусья [Текст] / И.И. Сердюков, А.В. Шевченко, Р.Р. Каширгова // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки. – 2011. – № 4. – С. 47–51. 66. Серебряков, А.К. Бурые горно-лесные почвы восточного склона хребта Малая Хатипара [Текст] / А.К. Серебряков, А.Н. Чикалин, В.А. Шальнев // Тр. Тебердинского заповедника. – Ставрополь. – 1972. – Вып. 8. 67. Серебряков, А.К. Горно-луговые почвы Малой Хатипары [Текст] / А.К. Серебряков, А.Н. Чикалин, В.А. Шальнев // Тр. Тебердинского гос. заповедника. – Ставрополь, 1977. – Т. IX. 115 68. Солнцев, Н.А. Системная организация ландшафтов [Текст] / Н.А. Солнцев. – М. : Мысль, 1981. 69. Солнцев, Н.А. Природный географический ландшафт и некоторые общие его закономерности [Текст] / Н.А. Солнцев // Труды Второго всесоюзного геогр. Съезда. Т. I. – М., 1948. 70. Сочава, В.Б. Введение в учение о геосистемах [Текст] / В. Б. Сочава. – Новосибирск : Наука, 1978. – 320 с. 71. Сочава, В.Б. Определение некоторых понятий и терминов физической географии [Текст] / В.Б. Сочава // Докл. Ин-та географии Сибири и Дальнего Востока, 1963. – Вып. 3. – С. 50–59. 72. Сутормина, Э.Н. Особенности биогеохимии ландшафтов Тебердинского заповедника [Текст] / Э.Н. Сутормина, Т.В. Дегтярева // Вопросы современной науки и практики. – Тамбов, 2008. – № 3 (13). – С. 85–89. 73. Сутормина, Э.Н. Особенности геохимической среды элементарных ландшафтов на территории Тебердинского заповедника [Текст] / Э.Н. Сутормина // Геоэкологические проблемы Северного Кавказа. – Махачкала, 2009. 74. Сутормина, ландшафтов Э.Н. Пространственные Тебердинского геохимические государственного особенности природного биосферного заповедника [Текст] : автореф. дис. … канд. геогр. наук: 25.00.23 / Сутормина Элла Николаевна. – Ставрополь, 2010. – 22 с. 75. Тимирязев, К.А. Витализм и наука [Текст] / К.А. Тимирязев. – М., 1938. – 605 с. 76. Тушинский, Г.К. Ледники, снежники, лавины Советского Союза [Текст] / Г.К. Тушинский. – М. : Географгиз, 1963. 77. Улигова Т.С. О содержании тяжелых металлов и некоторых морфологических показателях у лесных мышей р. Apodemus в условиях техногенного загрязнения окрестностей г. Нальчика [Текст] / Т.С. Улигова, Ф.В. Гедфагова, И.Б. Раппопорт, А.Х. Чапаев // «Биосфера и человек»: 116 материалы Международной научно-практической конференции. – Майкоп, 2003. – C. 96 – 98. 78. Улигова Т.С. Содержание тяжелых металлов в организме мелких млекопитающих агроценозов Кабардино-Балкарии [Текст] / Т.С. Улигова, Ф.В. Гедфагова, А.Х. Чапаев, Л.А. Бестемьянова // «Биологическое разнообразие Кавказа»: сб. научных трудов. – Сухум, 2004. – С. 92–96. 79. Улигова, Т.С. Особенности накопления тяжелых металлов бескильницей длинночешуйчатой (Puccinellia dolicholepis V. Kresz) [Текст] / Т.С. Улигова, Ф.В. Гедфагова, И.Б. Раппопорт // «Биологическое разнообразие Кавказа»: сб. научных трудов. – Сухум, 2002. – С. 306–313. 80. Фасулати, К.К. Полевое изучение наземных беспозвоночных [Текст] / К.К. Фасулати. – М.: Высшая школа, 1971. – 424 с. 81. Физико-географический атлас мира [Карты]: [Карта геохимических ландшафтов СССР] / А.И. Перельман. – 1:20000000. – М., 1964. 82. Философия [Текст] : энциклопедический словарь / Сост. А.А. Ивин. – М. : Гардарики, 2004. – 1072 с. 83. Фортескью, Дж. Геохимия окружающей среды [Текст] / Дж. Фортескью. – М.: Прогресс, 1985. – 360 с. 84. Хорошев, А.В. Оценка устойчивости ландшафтов р. Баксан (Центральный Кавказ) [Текст] / А.В. Хорошев // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. – 1995. 85. Хорошев, А.В. Влияние лавинного и селевого факторов на структуру межкомпонентных связей высокогорного ландшафта [Текст] / А.В. Хорошев // Труды XII съезда Русского географического общества. Т. 2. Геопространственные системы: структура, динамика, взаимосвязи. – СПб., 2005. – С. 95–100. 86. Хорошев, А.В. Иерархическая организация межкомпонентных связей в ландшафте [Текст] / А.В Хорошев, Г.М. Алещенко // Вестник Московского университета, Сер. 5. География. – 2012. – № 3. – С. 25–32. 87. Хорошев, А.В. Иерархия межкомпонентных отношений в ландшафте 117 [Текст] / А.В. Хорошев, К.А. Мерекалова // Прикладные вопросы географии и геологии горных областей Альпийско-Гималайского пояса. Ереван: Изд-во ЕГУ, 2007. – С. 343-348. 88. Хорошев, А.В. К вопросу о полимасштабности структурной организации ландшафта [Текст] / А.В. Хорошев // Современные проблемы ландшафтоведения и геоэкологии: материалы IV Международной научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессора В.А. Дементьева. – Минск : Изд. центр БГУ, 2008. – С. 45–47. 89. Хорошев, А.В. Ландшафтно-геохимическая индикация антропогенных изменений ландшафтов Центрального Кавказа (на примере бассейна р. Баксан) [Текст] / А.В. Хорошев // Геохимия биосферы. I Международное совещание (тезисы докладов). – Новороссийск, 1994. – С. 81–82. 90. Хорошев, А.В. Ландшафтно-геохимическая индикация антропогенных изменений ландшафтов Центрального Кавказа (на примере р. Баксан) [Текст] / А.В. Хорошев // Геохимия биосферы (тезисы докладов). – Новороссийск, 1994. – С.81–82. 91. Хорошев, А.В. Методы выделения геосистем с единством межкомпонентных отношений [Текст] / А.В Хорошев, Г.М. Алещенко // География и природные ресурсы. – 2008. – № 3. – С. 120–126. 92. Хорошев, А.В. О способе выделения парциальных геосистем на основе анализа межкомпонентных связей в ландшафте [Текст] / А.В. Хорошев // Известия РГО. – 2012. – Т. 144. – Вып. 2. – С. 19–28. 93. Хорошев, А.В. Оценка межкомпонентных связей в степном и таежном ландшафтах с учетом изменяемой пространственной единицы [Текст] / А.В. Хорошев, А.П. Еремеева, К.А. Меркалова // Известия РГО. – 2013. – Т. 145. – Вып. 3. – С. 32–42. 94. Хорошев, А.В. Полимасштабная организация межкомпонентных отношений в ландшафте [Текст] / А.В. Хорошев, К.А. Меркалова, Г.М. Алещенко // Известия РАН. Серия географическая. – 2010. – № 1. – С. 26–36. 118 95. Хорошев, А.В. Полимасштабность ландшафтной организации как основание для ландшафтно-планировочных решений [Текст] / А.В. Хорошев // Структурно-динамические особенности, современное состояние и проблемы оптимизации ландшафтов: материалы Пятой Международной конференции, посвященной 95-летию со дня рождения Ф.Н. Милькова (15–17 мая 2013 г.). – Воронеж : Изд-во ВГУ, 2013. – С. 421–426. 96. Хорошев, А.В. Проблемы изучения полиструктурности ландшафта [Текст] / А.В. Хорошев // Ландшафтный сборник (Развитие идей Н.А. Солнцева в современном ландшафтоведении). – Москва – Смоленск : Ойкумена, 2013. – С. 170–195. 97. Хорошев, А.В. Пространственная дифференциация типов межкомпонентных отношений в ландшафте [Текст] / А.В. Хорошев, Г.М. Алещенко // Научные чтения, посвящённые 100-летию со дня рождения академика Виктора Борисовича Сочавы : материалы Международной конференции (Иркутск, 20–21 июня 2005 г.). – Иркутск : Изд-во Ин-та географии СО РАН, 2005. – С. 42–46. 98. Хорошев, А.В. Пространственная структура ландшафта как функция блокового строения территории [Текст] / А.В. Хорошев // Вестник Московского ун-та. – Серия 5. География. – 2003. – № 1. – С. 9–14. 99. Хорошев, А.В. Факторы дифференциации микроэлементов в почвах Центрального Кавказа [Текст] / А.В. Хорошев // Известия АН. Серия географическая. – 2001. – № 6. – С.77–80. 100. Хорошев, А.В. Характерное пространство межкомпонентных отношений в ландшафте [Текст] / А.В. Хорошев, Г.М. Алещенко // Вестник Московского унта. – Серия 5. География. – 2007. – № 1. – С. 22–28. 101. Чагарова, Л.А. Ландшафтно-геохимические особенности морфоструктуры Передового хребта Северного Кавказа [Текст] / Л.А. Чагарова // Вестник Северо-Кавказского гос. техн. ун-та. – 2010. – № 2. 119 102. Черкашин, А.К. Инвариантность пространственной структуры ландшафта [Текст] / А.К. Черкашин // Ландшафтоведение: теория, методы, региональные исследования, практика: материалы II Международной ландшафтной конференции. – М., 2006. 103. Шальнев, В. А. Современные проблемы моделирования ландшафта [Текст] / В.А. Шальнев // Вестник СГУ. – 1999. – № 17.– C. 3–10. 104. Шальнев, В.А. Внутриландшафтная дифференциация насекомых высокогорного долинно-ледникового экотона (на примере реки Птыш) [Текст] / В.А. Шальнев, В.В. Конева // Вопросы физической географии и краеведения : материалы 51-й научно-методической конференции «Университетская наука – региону» (апрель 2006 г.). – Ставрополь : СГУ, 2006. – С. 65–71. 105. Шальнев, В.А. Географическая среда: спорные вопросы и пути их решения [Текст] / В.А. Шальнев, Т.В. Дегтярева // Вестник СГУ, выпуск 74. – 2011. – С. 145–154. 106. Шальнев, В.А. К вопросу о морфологии горных ландшафтов Западного Кавказа [Текст] / В.А. Шальнев, В.В. Конева, С.Г. Лагун // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. № 1 (11)/2008. Том 1 (Серия гуманитарные науки). – Тамбов : Изд-во Тамбовского гос. тех. университета, 2008. – С.74–79. 107. Шальнев, В.А. Ландшафтная карта р. Гондарай [Текст] / В.А. Шальнев, А.Б. Тамбиева // Вопросы геогр. и краеведения. – Ставрополь, 2011. 108. Шальнев, В.А. Ландшафты Северного Кавказа: эволюция и современность [Текст] / В.А. Шальнев. – Ставрополь : СГУ, 2004. – 165 с. 109. Шальнев, В.А. Ландшафты Цейского ущелья и внутриландшафтная дифференциация биоты мышевидных грызунов и беспозвоночных [Текст] / В.А. Шальнев, Д.А. Николаев, Ю.В. Сивоконь // Материалы 3-й конференции членов Русского географического общества Ставропольского отдела. – Ставрополь, 2010. – Вып. 3. – С. 85–95. 120 110. Шальнев, В.А. Об экотоне ландшафтов горных стран (на примере Бокового хребта Северо-Западного Кавказа) [Текст] / В.А. Шальнев, М.В. Нефедова // Вестник СГУ. – 2006. – № 47, Ч. 2. – С. 310–316. 111. Шальнев, В.А. Опыт выделения морфологических единиц горных ландшафтов в пределах северного склона Главного Кавказского хребта [Текст] : сб. научных тр. / В.А. Шальнев // Вопросы географии Северного Кавказа. – Ставрополь, 1971. – С. 62–76. 112. Шальнев, В.А. Эволюция ландшафтов Северного Кавказа [Текст] / В.А. Шальнев. – Ставрополь : Изд-во СГУ, 2007. – 310 с. 113. Шифферс, Е.В. Растительность Северного Кавказа и его природные кормовые ресурсы [Текст] / Е.В. Шифферс. – М. ; Л. : Изд-во АН СССР, 1953. 114. Шмальгаузен, И.И. Организм, как целое в индивидуальном и историческом развитии [Текст] / И.И. Шмальгаузен. – М. ; Л., 1942. 115. Экологическая химия [Текст] / Ф. Кортье. – М., 1996. – 382 с. 116. Angelstam, P.Measurement, collaborative learning and research for sustainable use of ecosystem services: landscape concepts and Europe as laboratory / M. Grodzynskyi, K.Andersson, R. Axelsson, M. Elbakidze, A. Khoroshev, I. Kruhlov, V. Naumov // AMBIO. – 2013. – Vol. 42. – P. 129–145. 117. Fortescue, J. Landscape geochemistry: retrospect and prospect – 1990 [Text] / J. Fortescue // Applied Geochemistry. – 1992. – Vol. 7. – Р. 1–53. 118. Khoroshev, A.V. Methods to identify geosystems with a commonalty of intercomponent relationships [Text] / A.V. Khoroshev, G.M. Aleshchenko // Geography and Natural Resources. – Vol. 29. – №. 3. – 2008. – P. 267–272. 119. Nazarov A. G. Landscape geochemistry as the theoretical basis of geochemical prospecting methods [Text] / A. G. Nazarov // International Geology Review. – 1965. – Vol. 7. – P. 1583-1587. 121 ПРИЛОЖЕНИЯ 122 Приложение 1 Ландшафтная карта-схема Софийских ландшафтов (Шальнев, 1999) А, Б – местности; 1, 2, 3 –урочища; ▲ – места сбора материала А – днище троговой долины, сложенное отложениями аллювия, с фрагментами четвертичных террас. Состоит из урочищ: 1 – первая надпойменная терраса с руслом р. Софии, ольшанниковыми лесами и лугами на аллювиальных луговых почвах; 2 – вторая надпойменная терраса с луговой растительностью на луговых аллювиальных почвах; 3 – конус выноса с березовыми лесами на примитивных грубоскелетных почвах. 123 Б – сложенный крутой склон троговой долины делювиально-коллювиальными восточной и экспозиции, коллювиальными отложениями. Состоит из урочищ: 4 – склон северо-восточной экспозиции с пихтовыми лесами на горных лесных бурых почвах; 5 – нижняя часть склона восточной экспозиции с пихтовыми лесами на горных лесных почвах; 6 – эрозионная долина левого притока р. софии, сложенная коллювиально-пролювиальными отложениями, с березовым криволесьем на грубоскелетных примитивных горно-лесных почвах. В – плечи трога, сложенные гранитами и коллювием. Состоит из урочищ: 7 – крутые, местами обрывистые склоны северо-восточной экспозиции, сложенные серыми гранитами и коллювием, с березовыми криволесьями на грубоскелетных примитивных почвах; 7а – обрывистые склоны верхней части цирка с выходами скальных пород гранитоидов и березовыми криволесьями на примитивных горно- кустарниковых почвах; 8 – крутые склоны юго-восточной экспозиции (пригребневой участок), сложенные гранитами и коллювием, с сосновыми редколесьями на грубоскелетных горных лесных бурых почвах; 9 – крутые склоны восточной экспозиции, сложенные коллювием, с субальпийскими высокотравными лугами и антропофитами (на месте бывших кошей) на горно-луговых почвах; 9а – крутой конус выноса юго-восточной экспозиции, сложенный коллювием, с разнотравно-злаковыми субальпийскими лугами; 9б – крутой коллювиальный склон юго-восточной экспозиции, в верхней части с открытой осыпью, в нижней – с разнотравно-вейниковыми лугами. Г – древний цирк с крутыми коллювиальными склонами восточной экспозиции и выходами коренных пород. Состоит из урочищ: 124 10 – нижняя часть коллювиальных склонов с субальпийскими лугами и рододендроном (5 %) на горно-луговых и горно-кустарниковых почвах; 11 – скальные обрывистые склоны с пятнами субальпийской растительности и куртинами берез. Д – второй и третий цирки, сложенные гранитами, коллювием и моренными отложениями. Состоит из урочищ: 12 – конечная морена, подпруживающая озеро, с субальпийскими лугами на горно-луговых почвах; 13 – крутые склоны (нижняя треть), сложенные коллювием, с субальпийскими лугами на горно-луговых почвах и осыпями (до 15–25 %); 14 – обрывистые и крутые склоны задних стенок цирков восточных и северных экспозиций, сложенные гранитами и коллювием, с пятнами субальпийской и альпийской растительности; 15 – днище третьего цирка, сложенное моренными отложениями и коллювием (осыпи); 16 – нижнее Софийское озеро. Е – четвертый цирк альпийского геоботанического пояса, сложенный гранитами, моренными отложениями и коллювием. Состоит из урочищ: 17 – конечные морены с альпийскими лугами на горно-луговых почвах; 18 – днище цирка, сложенное моренными отложениями, с фрагментами альпийской растительности на горно-луговых почвах; 19 – верхние Софийские озера; 20 – коллювиальные склоны (нижняя треть) разных экспозиций с альпийскими лугами на горно-луговых почвах. Ж – обрывистые и крутые склоны гребневидных хребтов субнивального пояса с осыпями (до 30 %), пятнами субальпийских лугов и снежниками. З – нивальная зона ледников и вечных снегов. 125 Приложение 2 Фрагмент ландшафтной карты-схемы Гондарайского ландшафта (Шальнев, 2012) Местность днища троговой долины, сложенная аллювиальными и флювогляциальными отложениями, с рощами елово-пихтовых, еловососновых лесов и полянами лугов. Выделяются урочища: 1 – русло реки и прирусловые участки с фрагментами террас (пойменной и верхнечетвертичными), сложенные аллювием, с лесами на горно-лесных бурых почвах; 2 – озерная четка бывшего моренного озера Гондарайско-Махарской стадии оледенения, сложенная флювиогляциальными отложениями, с полянами растительности и рощами; 3 – конус выноса р. Махар, сложенный аллювиально-пролювиальными отложениями, лесами и еловым подростом на грубоскелетных горно-лесных бурых почвах; 126 Местность левого борта троговой долины, сложенная коллювием и выходами коренных пород гранитоидов, хвойными (елово-пихтовососновыми) лесами. Выделяются урочища: 4 – конуса выноса восточной экспозиции, частично перекрывающие днище и сложенные коллювиально-пролювиальными отложениями, с растительностью; 5 – нижняя часть склона северо- и юго-восточной экспозиции, сложенная крупнообломочным коллювием, с растительностью; 6 – нижняя часть склона восточной экспозиции, сложенная коллювием, с растительностью; 7 – верхняя часть очень крутых, местами обрывистых склонов восточной экспозиции с выходами гранитоидов, эрозионными ложбинами и открытыми осыпями, произрастанием растительности; 8 – эрозионные ложбины с делювиально-пролювиальными отложениями и растительностью; Местность правого борта троговой долины, сложенной коллювием и выходами коренных пород гранитоидов с хвойными лесами. Выделяются доминантные урочища: 9 – конуса выноса западной экспозиции, сложенные пролювием с растительностью; 10 – нижняя часть очень крутых склонов трогов западной экспозиции, сложенных коллювием, с растительностью; 11 – очень крутые и обрывистые склоны верхней части троговой долины западной экспозиции, сложенные коллювием и гранитоидами, растительностью; 12 – эрозионные ложбины с растительностью; 13 – фрагмент висячей троговой долины р. Джалпак-Кол. с 127 Приложение 3 Ландшафтная карта-схема Акско-Джалпаккольского ландшафта (Шальнев, 2004) А, Б – местности; 1,2,3 –урочища Местность (А) троговой висячей долины, сложенной гранитами, коллювием и водно-ледниковыми отложениями, в высотном поясе экотона березовых криволесий, сосновых редколесий и разнотравно-злаковых субальпийских лугов. Состоит из урочищ: 1 –днище речной долины с фрагментами верхнечетвертичных террас и озерными четками, сложенные аллювием и водно-ледниковыми отложениями, 128 со злаково-разнотравными и разнотравно-злаково-осоковыми лугами на заболоченных примитивных аллювиальных почвах; 2 – конечная морена, сложенная коллювием; 3 – озерная четка, заполненная водно-ледниковыми и аллювиальными отложениями, с осоково-злаковой растительностью на примитивных и заболоченных аллювиальных почвах; 4 – конуса выноса нижней трети крутых склонов западной экспозиции, сложенные коллювиально-пролювиальными отложениями, с разнотравнозлаковыми лугами на горно-луговых почвах; 5 – крутые и обрывистые склоны троговых долин юго-западной экспозиции, сложенные гранитами и коллювием, с сосновыми лесами и сосновыми редколесьями на грубоскелетных почвах; 5а – то же, с субальпийскими лугами на горно-луговых почвах и сосновыми редколесьями на грубоскелетных бурых лесных почвах; 6 –– то же восточной экспозиции, сложенные коллювиально- пролювиальными отложениями, со злаковыми субальпийскими лугами (50–70 %), зарослями можжевельника (5–10 %) и открытыми осыпями (10–20 %) на горно-луговых слаборазвитых почвах; 7 – крутые и обрывистые склоны троговых долин восточной экспозиции, сложенные гранитами и коллювием, с березовыми криволесьями на горнокустарниковых почвах и злаковыми субальпийскими лугами на горно-луговых почвах; 7а – то же, с зарослями рододендрона кавказского на горнокустарниковых почвах и разнотравно-злаковыми лугами на горно-луговых почвах. Местность (Б) древнего цирка, сложенного гранитами и коллювием, в высотном поясе субальпийских лугов. Состоит из урочищ: 8 – конуса выноса западной экспозиции, сложенные коллювием, с осыпями зарастающими луговой растительностью; 129 9 – крутые склоны западной экспозиции верхней части цирка, сложенные коллювием, с разнотравно-злаковыми лугами на горно-луговых почвах; 10 – обрывистые склоны северной экспозиции, сложенные гранитами, с пятнами субальпийских лугов и рододендроновых стлаников; 11 – конуса выноса и коллювиальные склоны восточной экспозиции, сложенные коллювиальными и пролювиальными отложениями, с разнотравнозлаковыми лугами на горно-луговых почвах; 12 – крутые и обрывистые склоны верхней части цирка восточной экспозиции, сложенные гранитами и коллювием, с зарослями рододендона на горно-кустарниковых почвах. 130 Приложение 4 Ландшафтная карта-схема Алибекско-Домбайского ландшафта (Шальнев, Конева, 2006) А. Сложное урочище днища долины, сложенное аллювием, моренами и флювиогляциальными отложениями. Состоит из простых урочищ: Урочище пойменной террасы, сложенной аллювиальными и флювиогляциальными отложениями. Состоит из фаций: 1 – русло реки; 2 – озерная четка («Мырды»), заросшая ольхой и березой; 3 – озерная четка с фрагментами болотно-луговой растительности; 4 – конечные морены с березой или разнотравно-злаковой растительностью на примитивных горно-кустарниковых и горно-луговых почвах. 131 Простые урочища склонов троговой долины западной и восточной экспозиции, сложенные коллювиальными отложениями и коренными породами. Состоит из фаций: 5 – очень крутые склоны западной экспозиции с березовыми криволесьями на примитивных грубоскелетных почвах; 6 – очень крутые склоны восточной экспозиции с субальпийскими лугами и березовыми криволесьями на горно-луговых и примитивных грубоскелетных почвах. Простые урочища присклоновой части долины конусов выноса, сложенных коллювиально-пролювиальными отложениями. Состоят из фаций: 7 – крутые склоны западной экспозиции с субальпийскими лугами на горно-луговых почвах; 8 – крутые склоны восточной экспозиции с субальпийскими лугами и пятнами рододендрона на горно-луговых почвах. Простые урочища средней части склона западной (восточной) экспозиции, сложенные коренными породами и коллювием. Состоит из фаций: 9 – очень крутых и обрывистых склонов западной экспозиции с фрагментами субальпийских лугов на примитивных горно-луговых почвах; 10 – то же восточной экспозиции с фрагментами субальпийских лугов. Простые урочища верхней части долины (плечо трога), сложенные коренными породами (гнейсы, сланцы). Состоит из фаций: 11 – очень крутых склонов западной экспозиции с пятнами альпийских лугов на литосолях; 12 – то же восточной экспозиции; 13 – эрозионных ложбин, формирующих сложные урочища лавинной активности (фации 7, 9 и 11; 8, 10 и 12). Простые урочища днища долины, сложенные флювиогляциальными отложениями и донными моренами (абляционная стадия оледенения). Состоит из фаций: 1а – русло реки; 132 14 – днище долины в начальной стадии зарастания. Простые урочища молодых боковых морен западной (восточной) экспозиции, расчлененных эрозионными ложбинами. Состоит из фаций: 15 – очень крутых склонов западной экспозиции в стадии зарастания; 16 – то же восточной экспозиции. Простые урочища верхней части обработанные ледником (бараньи лбы) коренных и склонов расчлененные долины, эрозионными ложбинами. Состоят из фаций: 17 – очень крутые, местами обрывистые склоны западной экспозиции с высокой лавинной активностью; 18 – тоже восточной экспозиции; 19 – эрозионно-лавинные ложбины. Б. Сложное урочище современного оледенения с моренными отложениями, ледником и снежниками. Состоит из простых урочищ: 20 – конечная морена стадии Фернау; 21 – боковая морена; 22 – коллювиальные конуса выноса. 133 Приложение 5 Ландшафтная карта-схема Караугомского и Дзинагадонского ландшафтов I. Караугомский среднегорный ландшафт троговых долин Сложное урочище днища долины Караугомдона с фрагментами врхнечетвертичных террас, сложенное флювиогляциальными отложениями. аллювиальными и 134 Состоит из фаций: 1 – русло реки и прирусловые участки с редкими фрагментами четвертичных террас, сложенные аллювием с березовыми рощами; 2 – озерная четка флювиогляциальными, древнего аллювиальными ледникового и моренными озера, сложенная отложениями, с сосновыми и березовыми рощами и луговой растительностью, нарушенной выпасом скота; 3 – озерная четка реки Караугомдон, сложенная флювиогляциальными и аллювиальными отложениями, с березово-ольшаниковой растительностью на горно-аллювиальных почвах; 4 – пологий конус выноса реки Дзинагадон, перекрывающий озерную четку и сложенный аллювиально-пролювиальными отложениями с коттеджной застройкой и огородами; Сложные урочища очень крутого склона троговой долины восточной экспозиции реки Караугомдон, сложенные коренными породами палеозоя и коллювиально-пролювиальными отложениями. Состоит из фаций: 5 – очень коллювиальными крутые склоны отложениями с восточной луговой экспозиции, растительностью сложенные на месте вырубленных лесов и березовыми криволесьями на горно-луговых и примитивных грубоскелетных почвах; 6 – конусы выноса восточной экспозиции, поросшие березовым криволесьем. Простые урочища присклоновой части долины конусов выноса, сложенных коллювиально-пролювиальными отложениями. Состоят из фаций: 7 – конусы выноса западной экспозиции с сосновыми лесами на маломощных и каменистых горно-лесных почвах; 8 – крутые склоны восточной экспозиции с сосновыми редколесьями и березовыми криволесьями на горно-лесных почвах. 135 Простые урочища средней части склона западной (восточной) экспозиции, сложенные коренными породами и коллювием. Состоят из фаций: 9 – очень крутых и обрывистых склонов западной экспозиции с сосновыми лесами; 10 – то же восточной экспозиции с сосновыми лесами с примесью березы Простые урочища верхней части долины (плечо трога), сложенные коренными породами (граниты). Состоит из фаций: 11 – очень крутых склонов западной экспозиции с пятнами лугов; 12 – то же восточной экспозиции; 13 – эрозионных ложбин, формирующих сложные урочища лавинной активности (фации 7, 9 и 11; 8, 10 и 12). Сложное урочище современного оледенения с моренными отложениями, ледником и снежниками. Состоит из простых урочищ: 14 – конечная морена; 15 – боковые морены; 16 – коллювиальные конуса выноса; 17 – озерная четка в стадии зарастания. II. Дзинагадонский среднегорный ландшафт эрозионно- тектонических депрессий. Урочище пойменной террасы, сложенной аллювиальными отложениями: 18 – русло реки Дзинагадон. Сложное урочище троговой долины Дзинагадон, занимающе эрозионно-тектоническую депрессию, сложенную коренными породами палеозоя и коллювиально-пролювиальными отложениями. 19 – очень крутой склон южной экспозиции, сложенный коллювием с горно-лугово-степной растительностью на месте вырубленных лесов; 20 – крутой склон северной экспозиции с сосновыми лесами с примесью березы на горно-лесных почвах. 136 Приложение 6 Геохимические параметры компонентов Софийских ландшафтов № экспериментальных площадок 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Компонент Концентрации элементов, мг/кг рН Гумус, % 21,19 4,11 7,90 5,77 3,80 - - 0,02 1,16 3,11 - - 14,43 0,21 19,89 23,68 4,73 4,60 Растения 4,22 0,18 6,04 6,90 - - Орг. бесп. 2,10 0,14 2,20 3,35 - - Почва 17,27 0,18 21,60 27,17 5,11 3,90 Растения 6,08 0,17 6,31 10,20 - - Орг. бесп. 2,57 0,12 3,50 4,17 - - Почва 17,90 0,27 22,03 20,66 5,42 8,10 Растения 8,94 0,11 6,58 13,60 - - Орг. бесп. 3,90 0,10 4,20 5,70 - - Почва 22,95 0,19 31,90 24,15 5,37 7,60 Растения 9,80 0,14 6,85 13,10 - - Орг. бесп. 3,37 0,11 5,70 8,80 - - Почва 23,10 0,21 35,10 26,40 5,67 6,90 Растения 10,60 0,19 7,30 19,4 - - Орг. бесп. 3,77 0,17 2,90 2,10 - - Почва 29,80 0,73 27,30 29,70 5,08 4,30 Растения 15,70 0,27 6,50 15,30 - - Орг. бесп. 3,90 0,19 3,80 6,90 - - Почва 37,20 0,98 29,40 41,20 5,39 8,30 Растения 14,20 0,41 8,9 18,6 - - Орг. бесп. 5,10 0,3 4,5 9,4 - - Почва 30,10 0,76 21,30 34,20 5,82 8,70 Растения 15,30 0,37 8,40 5,30 - - Орг. бесп. 6,70 0,35 5,10 4,70 - - Pb Cd Cu Zn Почва 13,59 0,07 13,82 Растения 3,36 0,03 Орг. бесп. 1,77 Почва 137 Среднее значение Среднее линейное отклонение Стандартное отклонение Коэффициент вариации Почва 22,93 0,40 24,70 27,59 5,19 6,70 Растения 9,80 0,21 6,90 11,80 - - Орг. бесп. 3,82 0,17 3,67 5,76 - - Почва 6,34 0,28 5,13 4,96 0,38 1,62 Растения 3,69 0,09 0,78 4,67 - - Орг. бесп. 1,02 0,08 1,10 2,29 - - Почва 8,06 0,33 6,19 6,62 0,52 1,90 Растения 4,64 0,12 1,02 5,63 - - Орг. бесп. 1,43 0,10 1,42 2,73 - - Почва 35% 82% 25% 24% 10% 28% Растения 47% 59% 15% 48% - - Орг. бесп. 37% 61% 39% 47% - - 138 Приложение 7 Геохимические параметры компонентов Гондарайского и АкскоДжалпаккольского ландшафтов № экспериментальных площадок 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Компонент Концентрации элементов, мг/кг рН Гумус, % 48,83 4,80 11,30 4,28 6,97 - - 0,31 1,89 2,02 - - 15,30 0,35 10,30 59,50 4,90 11,90 Растения 3,40 0,30 4,90 8,20 - - Орг. бесп. 0,91 0,30 2,01 3,12 - - Почва 15,90 0,37 6,71 63,3 5,00 10,50 Растения 4,20 0,40 4,05 8,70 - - Орг. бесп. 0,98 0,30 2,63 3,18 - - Почва 16,80 0,40 9,60 77,40 5,20 9,40 Растения 3,40 0,50 5,41 10,30 - - Орг. бесп. 1,09 0,29 2,5 4,80 - - Почва 18,90 0,33 7,76 65,90 5,30 9,00 Растения 4,32 0,54 6,50 8,50 - - Орг. бесп. 1,90 0,51 3,20 4,29 - - Почва 25,50 0,58 12,90 88,50 5,40 8,80 Растения 4,90 0,46 7,06 8,81 - - Орг. бесп. 1,70 0,43 3,10 3,68 - - Почва 37,3 0,5 22,10 73,6 5,80 8,60 Растения 5,26 0,64 7,76 8,24 - - Орг. бесп. 1,80 0,50 3,50 3,71 - - Почва 25,5 0,43 11,70 79,53 5,20 8,40 Растения 7,70 0,57 6,20 10,70 - - Орг. бесп. 1,20 0,40 2,90 4,78 - - Почва 26,78 1,47 20,20 20,89 5,50 9,70 Растения 3,74 1,36 7,39 7,36 - - Орг. бесп. 1,98 0,92 5,80 18,24 - - Pb Cd Cu Zn Почва 14,50 0,33 9,57 Растения 3,67 0,20 Орг. бесп. 0,81 Почва 139 10 11 Среднее значение Среднее линейное отклонение Стандартное отклонение Коэффициент вариации Почва 18,47 1,43 14,35 16,68 5,10 9,20 Растения 3,51 1,95 6,75 6,26 - - Орг. бесп. 1,12 0,08 3,17 8,87 - - Почва 24,61 0,89 32,62 24,40 5,30 9,90 Растения 8,04 0,85 12,11 9,79 - - Орг. бесп. 7,91 0,68 5,27 7,55 - - Почва 21,50 0,64 14,35 56,23 5,23 9,70 Растения 4,74 0,71 6,44 8,60 - - Орг. бесп. 1,95 0,42 3,17 6,58 - - Почва 5,36 0,34 5,80 20,75 0,21 0,87 Растения 1,26 0,37 1,49 1,00 - - Орг. бесп. 1,09 0,16 0,85 4,09 - - Почва 6,64 0,43 7,75 25,24 0,28 1,12 Растения 1,66 0,52 2,16 1,30 - - Орг. бесп. 2,02 0,22 1,23 5,50 - - Почва 31% 67% 54% 45% 5% 12% Растения 35% 73% 34% 15% - - Орг. бесп. 104% 52% 39% 83% - - 140 Приложение 8 Геохимические параметры компонентов Алибекско-Домбайского ландшафта № экспериментальных площадок 1 2 3 4 5 6 Среднее значение Среднее линейное отклонение Стандартное отклонение Коэффициент Компонент Концентрации элементов, мг/кг рН Гумус, % 3,40 4,90 12,20 6,50 7,50 - - 0,10 2,60 2,90 - - 10,70 0,58 13,20 13,90 5,16 12,10 Растения 2,07 1,17 10,30 9,60 - - Орг. бесп. 2,00 0,60 3,00 3,60 - - Почва 12,80 0,67 19,10 19,30 5,20 10,60 Растения 2,07 0,42 10,30 9,60 - - Орг. бесп. 2,01 0,22 3,10 3,70 - - Почва 12,10 0,89 11,20 26,8 5,25 10,00 Растения 4,90 0,66 6,49 13,10 - - Орг. бесп. 2,10 0,30 2,30 4,60 - - Почва 19,30 0,77 18,70 24,60 5,44 9,80 Растения 5,67 0,85 8,89 10,90 - - Орг. бесп. 2,50 0,40 4,10 4,10 - - Почва 18,60 0,98 24,60 23,10 5,28 6,80 Растения 4,26 0,58 8,47 12,00 - - Орг. бесп. 2,01 0,30 4,20 4,10 - - Почва 13,86 0,69 16,07 18,52 5,21 10,25 Растения 3,38 0,65 8,49 10,45 - - Орг. бесп. 1,94 0,32 3,22 3,83 - - Почва 3,39 0,19 4,73 6,58 0,12 1,38 Растения 1,57 0,25 1,34 1,55 - - Орг. бесп. 0,31 0,12 0,62 6,58 - - Почва 4,09 0,26 5,70 8,68 0,18 1,98 Растения 1,79 0,34 1,71 1,99 - - Орг. бесп. 0,50 0,17 0,78 8,68 - - Почва 30% 38% 35% 47% 3% 19% Pb Cd Cu Zn Почва 9,67 0,24 9,61 Растения 1,30 0,20 Орг. бесп. 1,00 Почва 141 вариации Растения 53% 52% 20% 19% - - Орг. бесп. 26% 53% 24% 227% - - 142 Приложение 9 Геохимические параметры компонентов Каменномостского ландшафта № экспериментальных площадок 1 2 3 4 5 6 7 Среднее значение Среднее линейное отклонение Стандартное Компонент Концентрации элементов, мг/кг рН Гумус, % 42,90 - - 9,10 9,16 - - 0,37 3,75 4,79 - - 43,20 2,71 39,80 94,10 - - Растения 19,70 1,70 12,90 12,70 - - Орг. бесп. 5,30 0,42 5,10 5,93 - - Почва 17,60 0,46 22,60 33,90 - - Растения 6,30 0,53 8,20 9,20 - - Орг. бесп. 4,20 0,27 2,70 3,19 - - Почва 24,20 0,91 24,90 31,60 - - Растения 7,80 0,39 8,10 7,90 - - Орг. бесп. 2,90 0,19 2,61 3,52 - - Почва 18,70 0,59 26,70 29,70 - - Растения 8,30 0,47 4,80 6,80 - - Орг. бесп. 3,10 0,21 2,12 4,19 - - Почва 15,90 0,67 31,20 34,70 - - Растения 11,90 0,23 6,50 7,30 - - Орг. бесп. 2,46 0,1 3,20 3,58 - - Почва 14,49 0,72 21,60 32,50 - - Растения 11,20 0,11 7,70 7,60 - - Орг. бесп. 3,60 0,12 5,67 2,13 - - Почва 24,20 0,90 27,76 42,77 - - Растения 11,23 0,65 8,19 8,67 - - Орг. бесп. 3,91 0,24 3,60 3,90 - - Почва 8,60 0,45 4,42 14,70 - - Растения 3,23 0,42 1,61 1,45 - - Орг. бесп. 1,02 0,10 1,16 0,91 - - Почва 10,96 0,74 6,20 23,02 - - Pb Cd Cu Zn Почва 35,30 0,58 27,50 Растения 13,40 0,86 Орг. бесп. 5,80 Почва 143 отклонение Коэффициент вариации Растения 4,50 0,58 2,50 1,99 - - Орг. бесп. 1,26 0,12 1,38 1,22 - - Почва 45% 82% 22% 54% - - Растения 40% 89% 31% 23% - - Орг. бесп. 32% 50% 38% 31% - - 144 Приложение 10 Геохимические параметры компонентов Караугомского и Дзинагадонского ландшафтов № экспериментальных площадок 1 2 3 4 5 6 7 Среднее значение Среднее линейное отклонение Компонент Концентрации элементов, мг/кг рН Гумус, % 92,79 - - 9,40 8,68 - - 0,09 3,18 3,97 - - 26,87 0,41 59,23 22,60 - - Растения 16,60 0,73 15,30 19,70 - - Орг. бесп. 3,10 0,12 2,94 4,12 - - Почва 48,10 0,27 84,43 88,64 - - Растения 14,60 0,98 23,70 19,80 - - Орг. бесп. 3,00 0,21 3,14 4,20 - - Почва 39,43 0,24 23,69 55,17 - - Растения 6,61 0,38 6,33 7,54 - - Орг. бесп. 2,40 0,35 3,28 4,61 - - Почва 57,40 0,28 26,90 42,90 - - Растения 7,80 0,32 8,76 9,54 - - Орг. бесп. 2,10 0,24 4,35 4,98 - - Почва 27,40 0,76 17,90 31,60 - - Растения 6,10 0,11 7,40 17,90 - - Орг. бесп. 2,60 0,31 3,90 5,16 - - Почва 33,4 0,46 41,80 43,20 - - Растения 4,34 0,44 47,30 14,93 - - Орг. бесп. 3,20 0,20 4,10 5,10 - - Почва 43,51 0,36 46,14 53,84 - - Растения 9,54 0,56 16,88 14,01 - - Орг. бесп. 2,61 0,22 3,56 4,59 - - Почва 13,41 0,15 21,22 21,44 - - Растения 3,80 0,29 10,64 4,65 - - Орг. бесп. 0,42 0,07 0,48 0,42 - - Pb Cd Cu Zn Почва 72,00 0,10 69,07 Растения 10,70 0,99 Орг. бесп. 1,90 Почва 145 Стандартное отклонение Коэффициент вариации Почва 16,73 0,21 25,34 27,18 - - Растения 4,61 0,34 14,71 5,36 - - Орг. бесп. 0,51 0,09 0,55 0,50 - - Почва 38% 58% 54% 50% - - Растения 48% 60% 87% 38% - - Орг. бесп. 19% 43% 15% 11% - -
