Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Модуль 2. Биомы России и их современное состояние
Биом – сложная динамическая система, экологическое единство косных и живых компонентов конкретной территории в их взаимодействии, со своими функциональными связями, структурой и динамикой экосистем. Среди факторов, определяющих его состояние и изменение в процессе развития, можно выделить природные – геологические условия, рельеф, климат, поверхностные и грунтовые воды, почвы и растительные сообщества, и антропогенные. В ответ на повторяющиеся нарушения в процессе ценогенеза сформировались типичные сукцессионные ряды восстановительного типа (демутации). Это смены-стадии поступательного развития нарушенного биогеоценоза, через которые происходит постепенное восстановление сообщества, близкого к исходному типу.
Таким образом, биом – это сложная конкретная ландшафтно-региональная единица, характеризующаяся своими биогеоценотическими комплексами, экологическими и сукцессионными рядами, отражающими количественные и качественные изменения биогеоценозов в связи с варьированием экологических условий в пространстве и во времени. Разнообразие биомов определяется высоким уровнем ландшафтного разнообразия России, представленного зональными экосистемами: полярными пустынями, арктическими и субарктическими тундрами, лесотундрой, северной, средней и южной тайгой, лесами и редколесьями из лиственницы, хвойно-широколиственными лесами, лесостепью и луговыми степями, умеренно-засушливыми и сухими степями, полупустынями; интразональными: маршами, разными типами болот, пойменными лугами и лесами; разными горными экосистемами: лесными, степными, луговыми, тундровыми, нивальными, петрофильными.
Современное состояние биомов – результат длительного исторического развития под воздействием природных процессов и антропогенных факторов, причем за последние столетия антропогенные в значительной степени перекрыли по масштабу и интенсивности природные и сила их влияния постоянно нарастает.
Тема 6. ПРИРОДНЫЕ ОСОБЕННОСТИ И АНТРОПОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ БИОМА ТУНДРЫ
Формирование тундровых биомов определяется суровыми климатическими условиями. Зима длинная, до 8 месяцев. Средняя годовая температура ниже нуля. Атмосферных осадков выпадает немного 300-400 мм, в основном в виде снега. Снеговой покров маломощный. В связи с низкими температурами испаряемость низкая, что приводит, не смотря на низкое количество осадков, к избыточному увлажнению.
Почти повсеместно распространены многолетнемерзлотные породы («вечная мерзлота»), мощность которых изменяется от 300-400 м в арктических тундрах до первых метров в южных тундрах. Глубина сезонного оттаивания колеблется от 30-40 см в северной полосе до 0,5-2 м в южной. Постоянно мерзлый слой обусловливает охлаждение почвы и замедление биохимических процессов, препятствует фильтрации поверхностных вод и способствует заболачиванию; он резко ограничивает грунтовое питание рек и их эрозионную деятельность. С мерзлотой связаны специфические геоморфологические процессы и формы мезо- и микрорельефа (термокарстовые формы, полигональный и мелкобугристый рельеф).
Стабильность многолетнемерзлотных грунтов, колебания верхней границы мерзлоты и даже само ее существование зависят в первую очередь от растительного покрова, имеющего значение важного стабилизирующего фактора. Растительная дернина затрудняет теплообмен между мерзлым слоем и воздухом (поддерживает тепловое равновесие), скрепляет почву, препятствует сортировке грунта.
Недостаток тепла и избыток влаги, мерзлота, низкая емкость биологического круговорота, небольшое количество растительного пада, его замедленная гумификация и минерализация – все это определяет главные черты геохимических процессов и почвообразования. Химическое выветривание протекает слабо, высвобождающиеся основания вымываются из почвы, так что она обеднена кальцием, натрием, калием (но обогащена железом и алюминием). Широкое распространение в Субарктике имеют тундровые глеевые почвы с торфянисто-перегнойным горизонтом, под которым находится сравнительно однородная глеевая минеральная вязкая толща. В связи с низкой продуктивностью растительности торфообразование слабое; мощность торфа редко превышает 1 м. Почвенный покров, как и растительный, характеризуется мозаичностью.
Продолжительность залегания снежного покрова до 220-280 дней – главный отрицательный фактор в жизни большинства животных и растений. Его толщина зависит от рельефа, а также от континентальности климата. В то же время снег играет и роль положительного экологического фактора. В качестве хорошего теплоизолятора он защищает почву, растения и животных от зимних морозов; предохраняет растения от снежной корразии: ветви, выступающие над снегом, срезаются или сильно повреждаются зимней поземкой, поэтому высота растений полностью зависит от мощности снегового покрова.
Биота тундры характеризуется молодостью и бедностью видового состава. В тундре отсутствует древесная растительность; много ягодников: морошка, брусника, клюква, княженика, голубика. В растительном покрове кроме мхов и лишайников, распространены низкорослые психрофитные и криофитные формы цветковых растений, приспособленные к существованию в условиях низких температур, к использованию тепла приземного слоя и защитных функций снежного покрова.
Растения тундры характеризуются низкой интенсивностью фотосинтеза, медленным накоплением органической массы, малой энергией роста. Наиболее распространенная жизненная форма – карликовые кустарнички и многолетние травы. Стебли у них короткие, листья малых размеров и у многих собраны в прикорневую розетку. Обычны здесь и подушковидные формы.
У животных тундры также выработался ряд приспособлений, облегчающих существование в суровых условиях. Например, у песца белая покровительственная окраска, короткие уши. Он быстро нагуливает толстый слой жира. Имеет пушистый и теплый зимний мех. Подошвы густо покрыты мехом, который греет лапы и препятствует скольжению по снегу.
Жизнь многих животных связана с морем. Это китообразные и ластоногие, а также охотящиеся главным образом за тюленями и рыбой белые медведи. За рыбой также охотятся птицы: чистиковые, чайки и другие обитатели больших птичьих базаров на приморских скалах.
Животное население тундры в связи с резкими и изменениями условий по сезонам (полярный день, ночь) чрезвычайно сильно отличается по составу зимой и летом. Зимой тундра пустынна. Подавляющее число зверей и птиц откочевывает на юг. Среди немногих видов, остающихся в тундре на зиму, следует выделить леммингов, северных оленей, некоторых полевок, тундровых куропаток.
Летом тундра поражает обилием видов и высокой численностью животных, особенно птиц, которые здесь обитают, кормятся и гнездятся в этот кратковременный период, прилетая со всего мира. Это водоплавающие, главным образом, представители отряда гусеобразных – утки, гуси, казарки, лебеди и околоводные птицы (кулики и др.); много различных куриных, воробьиных и хищных птиц. Из насекомых преобладают двукрылые (комары, мошки, а вблизи обширных стад оленей – слепни и оводы).
В зоне тундр различают 3 подзоны: на севере – арктическую тундру, южнее – типичную тундру и, наконец, южную или кустарниковую тундру.
Подзона арктических тундр расположена по берегам Северного Ледовитого океана. Под влиянием сурового климата растительный покров не сплошной. Большие пространства заняты россыпями щебня, каменными многоугольниками и т.п. В травянистом покрове много пушиц, злаков, полярных маков. Много лишайников. Обилие микронеровностей рельефа: бугров и впадин, пятен-медальонов, структурных грунтов создает характерную мозаичную структуру тундровых биомов.
Подзона типичной мохово-лишайниковой тундры. На плакорах преобладают мохово-лишайниковые тундры комплексного характера. Моховая дернина состоит из зеленых мхов. В моховом покрове почти всегда имеются лишайники. В верхнем ярусе моховолишайниковых сообществ представлены: осока гиперборейская, мятлик арктический, горец живородящий, дриада - куропаточья трава, мелкие ивы, иногда голубика, брусника и др. На песчаных грунтах распространены лишайниковые тундры.
Ягельники распространены главным образом в западных тундрах, находящихся под влиянием влажных ветров с Атлантического океана. Распределение лишайниковых тундр имеет большее значение для оленеводства. Отсутствие в арктической Якутии ягельных формаций не благоприятствует широкому распространению оленеводческих хозяйств. Напротив, к западу от Таймыра сосредоточено наибольшее поголовье оленей.
Обширные плоские понижения заняты низинными плоско-, мелкобугристыми и полигональными болотами. Сфагновые мхи распространены мало.
Подзона южных кустарниковых тундр. В растительном покрове преобладают трехъярусные сообщества из кустарников, кустарничков и трав и мохово-лишайникового напочвенного покрова. Из кустарников особенно характерна карликовая береза. Много карликовых ив: круглолистная, полярная, травянистая, ледниковая. По долинам рек местами встречается кустистая ольха. На междуречных пространствах распространены водяника и ягодники: альпийская толокнянка, голубика, брусника; различные вересковые кустарнички (багульник, подбел и др.); много морошки.
Арктические виды, обладающие специфическими адаптациями к суровым условиям среды, не могут произрастать южнее. Когда в результате антропогенного воздействия естественные местообитания уничтожаются, они могут расселяться только в северном направлении, на место арктических видов приходят бореальные: идет процесс «бореализации» флоры Севера. Однако этот процесс идет только в подзоне южных тундр. Вопрос о том, насколько возможно внедрение бореальных видов в типичные (а тем более в арктические) тундры, остается открытым.
В результате хозяйственной деятельности происходит также синантропизация локальных флор Севера. В первую очередь этот процесс связан с увеличением во флорах числа рудеральных синантропных видов, что происходит как за счет заноса рудеральных видов с юга, так и переселения части аборигенных видов на антропогенные пустоши.
Систематическая и географическая структура флоры претерпевает при этом существенные изменения. Синантропизация флоры ведет к ослаблению ее зональных черт, поскольку зарастание свободных субстратов происходит с участием немногих широко распространенных рудеральных видов.
В антропогенных сообществах главная роль принадлежит видам с широким географическим ареалом, либо географически замещающим видам.
Под влиянием человека доминанты типичных тундровых сообществ снижают обилие и исчезают. В то же время происходит увеличение обилия и видового разнообразия злаков, этот процесс называют «озлаковением» или «олуговением» тундры.
Пространственная структура растительного покрова также меняется. Уменьшается сомкнутость, общее проективное покрытие растительности на сильно нарушенных участках может быть менее 10%, тогда как в естественных сообществах тундр сомкнутость варьирует от 50 до 90-100. Ярусы плохо выражены, некоторые ярусы вообще отсутствуют. В результате происходит «унификация» растительного покрова: физиономически антропогенные сообщества в различных районах крайнего Севера незначительно отличаются друг от друга.
Домашние олени круглый год содержатся в стадах по 500-2000 голов и боле. Угодья, освоенные домашним оленеводством, периодически испытывают нагрузки, превышающие их биологичсекую емкость. В большей части районов развития оленеводства пастбищные ресурсы используются на 80-90%. В структуре пастбищ основная роль принадлежит продукции злаков, осок, разнотравья и кустарников, тогда как доля продукции мхов, лишайников и кустарничков относительно невелика. Потери лишайников и зеленых частей кустарничков могут составить в местах концентрации оленей 60-100% от общего запаса. Ежегодный прирост надземной фитомассы может составлять на пастбищах тундровой зоны от 0,3-0,5 до 2-3 т/га в год.
Лишайниковые пастбища на значительных территориях уже выбиты; идет процесс делихенизации – деградации лишайниковой тундры.
Пастбищной дигрессией в настоящее время охвачены огромные территории тундровой зоны и лесотундры. Прямое и косвенное уничтожение растительности на пастбищах, разбивание мохового и торфянистого покровов приводят к трансформации гидротермического режима почв и к замещению климаксных кустарниково- и кустарничково-моховых, лишайниковых и других тундр злаково-моховыми, травяно-моховыми, и луговинами.
Основные стадии пастбищной дигрессии тундровых экосистем:
Процесс пастбищной дигрессии вызывает также изменение абиотических компонентов экосистем: повышение уровня залегания мерзлоты, развитие солифлюкции и образование пятен голого грунта. Эти процессы, часто имеющие необратимый характер, усиливают невысокую устойчивость тундровых экосистем к выпасу скота.
Процессы демутации тундровой растительности зависят от характера антропогенного воздействия. Сильные нарушения значительно снижают темпы восстановления растительного покрова. При этом уменьшаются площади, занятые производными сообществами; уменьшается общее покрытие почвы растительностью; увеличиваются различия между производными и исходными ценозами по видовому составу и спектрам жизненных форм. Если для первых стадий восстановления растительности характерно преобладание политриховых мхов и многолетних трав, то в составе производных сообществ на более поздних стадиях преобладают виды, типичные для коренных ценозов. Таким образом, в тундровой зоне в процессах демутации участвуют виды местной флоры, а не заносные виды, что повышает самоценнность биоразнообразия тундровой флоры.
Особенности демутации в местообитаниях, где растительных покров был уничтожен в результате механического воздействия:
Наиболее быстро антропогенные сукцессии протекают на заболоченных равнинах и поймах. В этом случае продолжительность демутации составляет обычно 10-20 лет.
В подзоне южных тундр в поймах рек на суглинистых почвах за 10-12 лет может происходить практически полное восстановление луговой растительности.
В подзоне типичных тундр ход антропогенных смен зависит от условий увлажнения состава поверхностных отложений на нарушенных участках. Техногенные воздействия на плоских заболоченных равнинах сопровождаются деформациями поверхности, развитием термокарста и заболачивания, появлением озерков и увеличением площади мочажин (мочажина – постоянно намокающее понижение рельефа – болото без кочек или понижение, заросшее травами в верховом болоте).
Несмотря на суровость природных условий, тундра издавна была освоена и заселена человеком. На протяжении тысячелетий коренные народы Севера выработали такие навыки хозяйствования, которые поддерживали устойчивость хрупких тундровых экосистем. В настоящее время природные комплексы тундр подвергаются многообразным антропогенным негативным воздействиям в результате промышленного освоения этих зон. В условиях экстремальных значений радиационного баланса, активной динамики атмосферных процессов, несмотря на очаговый характер освоения, внешние техногенные факторы взывают глубокие повреждения наземных экосистем.
Легко уязвимые субарктические экосистемы оказались под воздействием горнопромышленного освоения. Разработка минеральных ресурсов сопровождается увеличением площади повреждений земель, а переработка на комбинатах – деградацией ландшафтов, геохимическим изменением почв и трансформацией растительности. Растительность этой зоны наименее изменена хозяйственной деятельностью человека, но в последние десятилетия в связи с освоением новых месторождений газа и нефти усилилось негативное воздействие на растительный покров на значительных площадях (Западная Сибирь). Весьма опасно внесение загрязняющих веществ, т.к. вследствие низких температур химические и биологические процессы подавлены. Зона нарушения экосистем представляет собой «техногенную пустошь» на расстоянии около 10 км от промышленного предприятия, а в радиусе 50 км наблюдается обезлесивание бывших лесотундровых и таежных экосистем. В окрестностях медно-никелевых комбинатов Норильска (п-ов Таймыр) и Мончегорска (Кольский п-ов) в радиусе десятков км растительность разрушена в результате выбросов в атмосферу соединений серы и азота.
Особого внимания заслуживает проблема радиоактивного загрязнения вод северных морей, островных и прибрежных материковых частей, где расположены военные базы и полигоны ядерных испытаний.
Традиционную угрозу животному населению, особенно в местах скоплений, колоний, гнездовий, лежбищ морского зверя, представляет браконьерство. Вследствие прямого преследования человеком и ростом фактора беспокойства у некоторых северо-таежных промысловых животных (лесного северного оленя, росомахи и др.) наблюдается сокращение численности, сужение области распространения с отступлением на север. Повсеместно фиксируются исчезновение редких видов, внедрение более южных форм и видов в арктические группировки растений.
Соотношение нарушенных и ненарушенных экосистем в настоящее время превосходит оптимальные значения, обеспечивающие сохранение экологического равновесия в тундре и лесотундре. Несмотря на то, что суммарные масштабы деградации тундровой растительности невелики (от 1 до 8% площади регионов, входящих в тундровую зону, т.е. сопоставимы с площадями имеющихся здесь ООПТ), по-прежнему значительной, хотя и локальной угрозой остается деятельность ресурсодобывающих компаний и предприятий.
PAGE \* MERGEFORMAT 7