Изучение карстовых экосистем Нюксенского района

2) Широко распространены на всей территории ландшафта комплексы урочищ плоской и волнистой моренной равнины, местами абрадированной водами озерно-ледниковых бассейнов, избыточного увлажнения с еловыми и мелколиственными заболачивающимися и заболоченными лесами, развитыми на подзолистых суглинистых почвах, в различной степени оглеенных и оторфованных. Преобладают по площади урочища пологих понижений волнистой равнины.

3) Широко распространены на всей площади ландшафта кустарниковые осоково-болотные, реже пушице-осоковые с кустарничковыми фациями, переходные болота.

4) Широко распространены по всей площади ландшафта болотно-кустарниковые верховые болота.

В окрестностях посёлка Леваш преобладают урочища плоской и волнистой озёрно-ледниковой абразионной равнины и урочища болотно-кустарниковых верховых болот.

На изучаемом участке почвообразующими породами являются озерно-ледниковые супеси и пески, здесь находятся урочища озёрно-ледниковых равнин. Местами озерно-ледниковые отложения размыты водами приледниковых и послеледниковых бассейнов и материнской породой служат валунные суглинки. Но типом урочищ в том и другом случае являются озерно-ледниковые равнины. В первом случае - аккумулятивные, во втором - абразионные.

По данным Н.К.Максутовой и Е.А. Скупиновой Нюксенский район по ландшафтным районам относится к Сухоно-Двинской ландшафтной области, среднетаежной ландшафтной подзоне, Нижне-Сухонскому ландшафтному району, по генетическому типу выделяется две равнины: озерно-ледниковая, которая занимает основную территорию и моренно-эрозионная - на юго-востоке).

Район наших исследований находится примерно на границе этих двух равнин, в юго-восточной части Нюксенского района, но охватывает в основном территорию озёрно-ледниковой равнины (приложение №12).

1.8 Растительность и животный мир

Растительность типична для средней тайги. Леса занимают около 2/3 территории области, в основном еловые. Животный мир типичен для тайги: лось, бурый медведь, росомаха, заяц-беляк, лесная куница, барсук, волк, лисица; птицы - серая куропатка, тетерев, рябчик. В реках и озёрах водятся лосось, нельма, лещ, судак, окунь, щука и другие.

Отрицательно влияют на произрастание и развитие древесных пород суровые зимы, поздние весенние и осенние ранние заморозки, сильные ветры, вызывающие ветровалы. Однако в целом климат района благоприятствует развитию устойчивых и высокопроизводительных насаждений, что подтверждается наличием в сельлесхозе насаждений I-II и Iа классов бонитета.

Из сельскохозяйственных культур выращиваются рожь, ячмень, овес, горох, лен. Основными лесообразующими породами являются сосна, занимающая 19,4 % лесопокрытой площади, ель-30,5 %, береза - 44,2 %, осина - 4,1 %, ольха серая - 1,8. Хвойными насаждениями занято 49,9 % покрытой лесом площади, лиственными -50,1 %.

Ресурсы охотничье-промысловых животных: лось - 889, кабан - 215, куница - 355, горностай - 1431, белка - 11443, заяц-беляк - 4213.

Промысловые запасы (ягоды, грибы, тонн): клюква - 2055, черника - 560, подосиновики - 1420, волнушки - 1988.

2. Роль и распространение карстового рельефа в структуре ландшафта

2.1 Процесс карстообразования

Карст (от немецкого Karst, по названию известнякового альпийского плато Крас в Словении) - совокупность процессов и явлений, связанных с деятельностью воды и выражающихся в растворении горных пород и образовании в них пустот, форм рельефа, возникающих на местностях, сложенных сравнительно растворимыми в воде горными породами (гипсами, известняками, мраморами, доломитами, каменной солью).

Наиболее характерны для карста отрицательные формы рельефа. По происхождению они подразделяются на формы, образованные путём растворения (поверхностные и подземные), эрозионные и смешанные.

Для развития карстового процесса необходимы следующие условия:

а) наличие ровной или слабо наклонной поверхности, чтобы вода могла застаиваться и просачиваться внутрь по трещинам;

б) толща карстующихся пород должна иметь значительную мощность;

в) уровень подземных вод должен стоять низко, чтобы было достаточное пространство для вертикального движения подземных вод.

Карст характеризуется комплексом поверхностных (воронки, карры, желоба, котловины, каверны) и подземных (карстовые пещеры, галереи, полости, ходы) форм рельефа. Переходные между поверхностными и подземными формами - неглубокие (20 м) карстовые колодцы, естественные туннели, шахты, провалы. Карстовые воронки или иные элементы поверхностного карста, через которые в карстовую систему уходят поверхностные воды, называются поноры (приложение №14).

Наиболее характерны для карста отрицательные формы рельефа. По происхождению они подразделяются на формы, образованные путем растворения карста, растворения и механического выноса (карст и суффозия), эрозии и смешанного генезиса.

По морфологии выделяются формы:

А - поверхностный карст - карры, поноры, воронки, котловины, полья; долины сухие, слепые, мешкообразные.

Б - подземный карст - вертикальные каналы и колоколообразные пещеры (расширенные каналы), начинающиеся от понор (эпикарст), горизонтальные каналы - галереи, отводящие воду на поверхность (мезокарст), глубинные, сифонные каналы, расположенные в зоне полного насыщения (ниже базиса эрозии), вода движется под напором (гипокарст), места выхода подземных каналов на поверхность - пещеры и воклюзы.

Система форм подземного (эпи- и мезо) карста выходит на поверхность и карстовые воды изливаются в реки, водоемы, уровень которых является для них базисом эрозии, или уровнем эволюции (предельный уровень карста).

Подземные формы гипокарста развиваются ниже базиса эрозии, до уровня базиса карста - уровня, который т. о. является основным базисом для всех форм карста. Если местность поднимается или опускается - базис эрозии - горизонтальные и сифонные каналы отмирают, устье их в виде грота с водой высыхает, превращаясь в пещеру, а на уровне нового базиса эрозии начинает формироваться новая система горизонтальных галерей. Так возникает этажный карст, определяющийся постепенным врезом основных дренажных систем, причем каждое стационарное положение фиксируется в глубине массива - горизонтальными каналами, а на поверхности - с ними связанными речными террасами. При отрицательных тектонических движениях карстовые полости опускаются (до глубины нескольких сот и даже 1000 м), заполняясь водой и осадками и превращаясь в погребенный карст. Положительные формы рельефа карста являются останцами, разделяющими отрицательные формы (мозоры, хумы). Наиболее характерны они для тропического карста ("башенный" карст), где мощные известняки с вертикальной трещиноватостью растворяются в условиях влажного теплого климата. Ф. П. Саваренский под карстом понимал явления, связанные с деятельностью подземных вод, выражающиеся в выщелачивании горных пород (известняков, доломитов, гипса) и образовании пустот (каналов, пещер в породе), сопровождающихся часто провалами и оседаниями кровли и образованием воронок озер и других впадин на земной поверхности.

И. В. Попов под карстом понимал "совокупность геологических процессов и созданных ими явлений в земной коре и на ее поверхности, вызванных химическим растворением горных пород и выраженных в образовании в земной коре пустот, в разрушении и изменении структуры и состояния пород, в создании особого характерного рельефа местности и режима гидрографической сети". Важнейшей задачей исследований в карстовых районах является изучение условий формирования карста, его современного состояния и скорости дальнейшего развития с целью выявления участков, на которых процессы карста не вызывают и не будут вызывать существенных затруднений при строительстве или представлять опасность для сооружения во время его эксплуатации. Необходимо также выяснить возможность применения противокарстовых мероприятий и определить их характер для построенных или проектируемых сооружений. Термин "карст" в применении к самим пустотам, возникшим путем растворения пород подземными водами, в настоящее время можно считать вышедшим из употребления, он заменен терминами: "карстовые формы", "карстовые пустоты", "пещеры" и т. д.

Типовая классификация карста (по А. Е. Голову и др.)

Признается неправильным также применение термина "карст" к явлениям и процессам, которые не являются результатом растворения пород и выноса из них вещества в растворенном виде. Неправильными следует считать и имеющие некоторое распространение термины: "глиняный карст", "лёссовый карст", "термокарст" и др., относящиеся к явлениям, лишь внешне сходным с карстом. Первые два термина относятся к явлениям, вызванным суффозией, механическим выносом вещества из породы (хотя растворение вещества и имеет некоторое значение). Термокарст является результатом таяния ледяных включений (смена фаз воды) в рыхлых горных породах под влиянием теплового воздействия.

Типизация особенностей залегания пород и проявлений карста.

A. По отношению к земной поверхности.

1. Открытый карст: карстующиеся породы лежат непосредственно на поверхности.

2. Скрытый карст: а) карстующиеся породы перекрываются слоями нерастворимых водонепроницаемых пород; б) карстующиеся породы перекрываются слоями нерастворимых водопроницаемых пород.

Б. По отношению к уровню подземных вод. Карстующиеся породы залегают в зоне аэрации.

Карстующиеся породы залегают в зоне постоянного водонасыщения.

3. Карстующиеся породы залегают в зонах аэрации и постоянного водонасыщения.

Главнейшие гидрологические и гидрогеологические проявления карста

1. Исчезающие ручьи и реки.

2. Участки с частичной потерей воды в реках.

3. Локальные продольные депрессии.

4. Крупные карстовые источники.

5. Очаги разгрузки карстовых вод в руслах рек и озер.

6. Субмаринные источники.

 7. Карстовые озера: а) поверхностного питания;

б) подземного питания;

в) смешанного питания.

8. Подземные реки.

9. Подземные озера.

2.2 Карстующиеся породы

Карстующиеся породы – это слагающие верхнюю часть земной коры породы, которые в той или иной степени могут растворяться в воде (подвергаются выщелачиванию). Основные карстующиеся породы:

Известняк - углекислый кальций CaСO3

Доломит - смесь известняка с углекислым магнием CaCO3*MgCO3

Гипс - сернокислый кальций CaSO4

Каменная соль NaCl

Лед H2O

Есть еще различные подвиды карстующихся пород, которые упоминаются в литературе (и встречаются на практике):

·                   мергелистые известняки (включают алюмо-силикатные отложения, глиноземы)

·                   конгломераты (смеси карстующихся и некарстующихся пород) и пр.

Наиболее распространённой карстующейся породой являются известняки. Они бывают различного возраста: кембрий, пермь, юра, мел.

Суффозией (suffosio - подкапывание) называют процесс вымывания мелких частиц из горных пород фильтрующейся водой, сопровождающийся оседанием вышележащих пород, образованием воронок, провалами.

Термин введен А. П. Павловым, понимавшим под суффозией явление оседания поверхности земли, связанное с выщелачиванием выносом растворимых частей горной породы. В настоящее время суффозией называют сам процесс выноса частиц породы, а не его последствия, основное значение придается механическому выносу, а не растворению.

Различают механическую и химическую суффозию. Механическая суффозия происходит за счет выноса частиц породы фильтрующейся водой, при химической суффозии в виде раствора выносится растворимая часть породы.

Для переотложения вынесенных частиц необходимо: а) при механической суффозии - изменение скорости движения воды или фильтрация ее через породу с иной пористостью; б) при химической суффозии - изменение гидрохимических условий, например для отложения карбонатов достаточно уменьшения содержания СО2 в воде.

Встречается смешанный химико-механический тип суффозии. Например, в разнозернистом песчанике может растворяться цементирующее вещество и механически могут выноситься мелкие частицы породы.

Химическая суффозия может протекать в течение длительного (геологического) времени. Так, например, выщелачивание железистых кварцитов приводит к выносу кремнезема и формированию залежей богатых железных руд.

Независимо от типа, суффозия может происходить как в глубине массива пород, так и вблизи поверхности. Выделяются особые виды суффозии - подземная и контактная.

Подземная суффозия - перенос мелких частиц породы движущейся водой из одних пластов в другие или внутри пласта. Следствием ее являются вторичные изменения и перераспределение гранулометрического состава пород, образование "промытых" путей движения подземных вод, в пределах которых коэффициенты фильтрации значительно выше, чем в породах, не затронутых подземной суффозией.

Контактная суффозия - один из видов подземной суффозии, при которой на контакте двух пород мелкие частицы одной породы потоком воды разносятся по порам другой. В связи с контактной суффозией вдоль контакта иногда создается слой породы, имеющий измененный гранулометрический состав и иные свойства.

2.3 Характеристика экосистем

Экосистема - основное понятие экологии.

Экология рассматривает взаимодействие живых организмов и неживой природы. Это взаимодействие происходит в рамках определенной системы (экологической системы, экосистемы) и оно не хаотично, а определенным образом организовано, подчинено законам.

Экосистемой называют совокупность продуцентов, консументов и детритофагов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени.

Таким образом, для естественной экосистемы характерны три признака:

1) экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов;

2) в рамках экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие;

3) экосистема сохраняет устойчивость в течение некоторого времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов.

Крупными примерами природных экосистем являются озеро, лес, пустыня, тундра, суша, океан, биосфера.

Примеры экосистем - пруд с обитающими в нём растениями, рыбами, беспозвоночными животными, микроорганизмами, донными отложениями, с характерными для него изменениями температуры, количества растворённого в воде кислорода, состава вод, с определённой биологической продуктивностью; лес с лесной подстилкой, почвой, микроорганизмами, с населяющими его птицами, травоядными и хищными млекопитающими, с характерным для него распределением температуры и влажности воздуха, света, почвенных вод и др. факторов среды, с присущим ему обменом веществ и энергии. Гниющий пень в лесу, с живущими на нём и в нём организмами и условиями обитания, можно рассматривать как экосистему.

Экологическая система - совокупность популяций различных видов растений, животных и микробов, взаимодействующих между собой и окружающей их средой таким образом, что эта совокупность сохраняется неопределённо долгое время. Примеры экологических систем: луг, лес, озеро, океан. Экосистемы существуют везде - в воде и на земле, в сухих и влажных районах, в холодных и жарких местностях. Они по-разному выглядят, включают различные виды растений и животных. Однако в "поведении" всех экосистем имеются и общие аспекты, связанные с принципиальным сходством энергетических процессов, протекающих в них.

Одним из фундаментальных правил, которым подчиняются все экосистемы, является принцип Ле Шателье - Брауна: при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабляется.

При изучении экосистем анализируют поток энергии и круговорот веществ между соответствующими биотопом и биоценозом. Экосистемный подход учитывает общность организации всех сообществ независимо от местообитания. Это подтверждает сходство структуры и функционирования наземной и водной экосистем.

Биомы - крупные наземные экосистемы, соответствующие основным климатическим зонам Земли (пустынные, травянистые, лесные); водные экосистемы - основные экосистемы, существующие в водной сфере (гидросфере). Иногда в литературе встречается близкая, но менее четкая классификация, прежде всего выделяющая влажные тропические леса, саванны, пустыни, степи, леса умеренного пояса, хвойные (тайгу), тундру.

Каждый биом включает в себя ряд меньших по размеру, связанных между собой экосистем. Одни из них могут быть очень крупными, площадью в миллионы квадратных километров, другие - мелкими, например, небольшой лесок. Важно то, что любую экосистему можно определить как более или менее специфическую группировку растений и животных, взаимодействующих друг с другом и со средой. Так, легко выделить множество типов водных экосистем (ручьи, реки, озера, пруды, болота) или подразделить океаны на отдельные экосистемы (коралловые рифы, континентальный шельф, абиссаль). Четкие границы между экосистемами встречаются редко, обычно между ними находится зона со своими особенностями.

2.4 Карстовые экосистемы

Площадь изучаемой территории составляет 432125 м2. Карстовые формы рельефа: воронки, котловины занимают 8% изученной площади. Расположенные в них урочища верховых болот имеют наибольшую площадь, она составляет 10% площади карстовых форм; аквальные ПАК занимают 3,3%, а сухие воронки - 0,5%.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5