Науки о Земле

Разности температур на южных и северных склонах холмов в ясную погоду днем могут достигать у земной поверхности нескольких градусов, но на высоте будки это будет всего несколько десятых долей градусов. В пасмурную погоду различия более или менее сглаживаются.

Колебания температуры в вогнутых формах рельефа (низины, лощины) больше, чем на выпук-лых (вершины холмов): дневные температуры повышаются, а ночные понижаются. Это положение оправдывается как в условиях макрорельефа, так и в условиях микрорельефа.

В связи с увеличением суточной амплитуды температуры в низких местах увеличивается на несколько процентов и суточная амплитуда относительной влажности, увеличивается повторяемость росы, инея, поземных туманов.

Вертикальные движения воздуха над пересеченной местностью усиливаются. Это может сказаться на увеличении осадков в условиях хорошо выраженного мезорельефа. Расчлененная местность влияет и на распределение осадков. На наветренных склонах и вблизи вершин возвы-шенностей осадки убывают, так как скорость падения мелких капель там замедляется восходящим движением воздуха; на подветренных склонах осадки увеличиваются вследствие ослабления ветра или появления нисходящих составляющих скорости, увеличивающих скорость падения капель.

Через ветер рельеф местности влияет на распределение снежного покрова. На вершинах холмов и отчасти на наветренных склонах мощность покрова меньше, а в низинах, куда сносится снег с окружающих склонов, накапливаются сугробы. Весеннее таяние снега происходит быстрее всего на вершинах холмов и на южных склонах, где больше приток солнечной радиации.

Антропогенные изменения климата.

Как известно, современные изменения климата происходят за счет изменений состояния внешних факторов и внутренних причин. Это общие представления, однако на отдельном временном отрезке эволюция климата может определяться каким-либо специфическим набором факторов.

Рост температуры у поверхности Земли (современное глобальное потепление) и уменьшение температуры в нижней стратосфере, происходящие параллельно с ростом содержания СО2 и других парниковых газов, являются одним из центральных доводов в пользу концепции антропогенных изменений современного климата.

Однако, с другой стороны, факту потепления найдено объяснение с точки зрения изменения солнечной постоянной. Кроме того, анализ данных об изменениях климата за последние 1000 лет показал, что потепление климата в XX в. должно было произойти и без антропогенного влияния, поскольку еще в доиндустриальную эпоху завершился Малый ледниковый период, и температура ощутимо начала возрастать задолго до начала промышленной революции.

Для того чтобы установить значимость различных климатообразующих факторов (изменение солнечной постоянной, вариации парниковых газов и аэрозолей), естественно воспользоваться результатами математического моделирования климата.

Сопоставление наблюдаемых изменений температуры (средних за год, глобально осредненных - черная линия) с результатами моделирования (серый фон), полученными при учете изменений (А.В. Кислов, 2006): а - солнечной постоянной и вулканического аэрозоля; б - углекислого газа и серосодержащих аэрозолей антропогенного происхождения; в - совместного влияния естественных и антропогенных факторов.

В первом случае изучался отклик модельного климата на задаваемое (в соответствии с данными наблюдений) нарастание солнечной постоянной и вариации оптической толщины стратосферного аэрозоля, обусловленные вулканическими извержениями. Во втором случае учтены только измерения парниковых свойств атмосферы и планетарного альбедо за счет парниковых газов и серосодержащих аэрозолей антропогенного происхождения. Третий случай представляет собой общий эффект естественных и антропогенных факторов.

Нарастание концентрации углекислого газа должно привести к росту температуры. Этот процесс не до конца понятен, так как имеется много неопределенных моментов. Во-первых, неясно, как будет выглядеть динамика антропогенных воздействий, а также, каково будет поведение природных факторов. Во-вторых, климатические модели еще не совершенны, разные модели демонстрируют количественно различающиеся результаты. Эти неопределенности создают достаточно широкий диапазон будущих вариаций температуры.

Хотя моделирование климата и прогноз возможных климатических изменений в будущем - комплексная и разрабатываемая в настоящее время задача, прогноз погоды является успешно реализуемым разделом метеорологии.

Метеорологическая сеть и служба.

Метеорология изучает физические явления и процессы, протекающие в земной атмосфере. Основным методом исследования, применяемым в метеорологии, является наблюдение.

Метеорологические наблюдения - это измерения и качественные оценки метеорологических элементов и явлений. К ним относятся: температура и влажность воздуха, атмосферное давление, ветер, облачность, осадки, туманы, метели, грозы, видимость.

Имея дело с атмосферными явлениями большого масштаба, нельзя ограничиться случайными наблюдениями в единичных пунктах. Нужна такая организация наблюдений, которая позволила бы непрерывно следить за состоянием атмосферы на всем земном шаре у поверхности земли и на разных высотах. Достичь этого можно лишь путем создания большого числа пунктов для регулярных наблюдений по единой программе с помощью однотипных приборов. Поэтому в каждой стране существует сеть метеорологических станций.

Метеорологическая сеть строится таким образом, чтобы для любой точки территории страны можно было с достаточной точностью получить данные о текущих условиях погоды и климате местности. В равнинных условиях для получения достаточно полной характеристики температурного режима необходимо иметь сеть станций, расположенных на расстоянии 50 км друг от друга, в горных местностях - меньше 30-40 км.

Для успешного прогнозирования погоды синоптикам необходимо оперативно получать текущую информацию о погоде со всего мира. С этой целью в 1968 году была создана Всемирная Служба Погоды. На сегодняшний день почти 9000 метеорологических станций мира участвуют в международном обмене данными. Ежедневно каждые три часа в строго определенные сроки: 0, 3, 6, 9, 12, 15, 18 и 21 час по всемирному времени наблюдатели выходят на метеорологическую площадку и с помощью различных приборов фиксируют скорость ветра, облачность, температуру воздуха и атмосферное давление. Они отмечают общий характер погоды, например, наличие дождя или тумана в данной местности.

Сведения о погоде в тех местах, где нет метеостанций, помогают собирать самолеты и корабли. Они снабжены аппаратурой, позволяющей фиксировать различные погодные условия по маршруту их следования. Также в труднодоступных районах, где невозможно постоянно держать наблюдателей за погодой, размещаются автоматические метеостанции. Показатели метеорологических приборов ежечасно считываются компьютером.

Температура, влажность и атмосферное давление на больших высотах измеряются с помощью приборов, именуемых радиозондами.

Немаловажную роль в метеослужбе играют данные, получаемые с искусственных спутников Земли. Метеорологические спутники поставляют ученых важную информацию об общих тенденциях развития погоды, а также о характере облачного покрова. На спутниках установлены приборы, именуемые радиометрами, которые улавливают интенсивность отраженного света или тепла. Эти данные преобразуются в изображения (фотографии). Спутники играют важную роль в наблюдении за процессами образования погоды, особенно над большими океанами.

Для наблюдений за дождем, снегом и градом используются метеорадары. Они позволяют определить место и интенсивность выпадения осадков. Радары испускают радиоволны, которые, ударяясь о дождевые капли, отражаются от них и возвращаются на приемную антенну. После этого полученные данные преобразуются в изображение.

Почвоведение

Морфология почв - сумма внешних признаков, которые являются результатом процессов формирования и поэтому отражают происхождение (генезис) почв, историю их развития, их физические и химические свойства. Морфологические признаки доступны простому визуальному наблюдению, но для более точного анализа используют как простые приспособления (например, лента с сантиметровыми делениями для определения мощности почвы), так и достаточно сложные приборы (поляризационные микроскопы, применяемые для изучения микроскопических морфологических признаков).

В качестве основных морфологических признаков почвы выделяют: почвенный профиль, окраску и цвет почв, почвенную структуру, гранулометрический (механический) состав почв, сложение почв, новообразования и включения.

Почвенный профиль.

При рассмотрении достаточно глубокого почвенного разреза можно увидеть, что почвенная толща имеет слоистое строение.

Эта псевдослоистость обусловлена разделением почвенной толщи на почвенные горизонты, каждый из которых более или менее однороден по механическому, минералогическому, химическому составу, физическим свойствам, структуре, цвету и другим признакам. Почвенные горизонты обособляются постепенно в процессе формирования почвы, отсюда их другое название - «генетические» горизонты. Однако даже в окончательно сформированных почвах горизонты, как правило, не имеют резкой границы и постепенно переходят один в другой. Совокупность генетических горизонтов образует почвенный профиль.

В различных типах почв генетические горизонты существенно отличаются, однако в первом приближении выделяют два типа строения почвенного профиля - автоморфный и гидроморфный.

Почвенный профиль автоморфных почв.

Автоморфные почвы - это почвы, формирование которых проходит в условиях хорошо дренируемых водоразделов, т.е. под влиянием атмосферной влаги, систематические нисходящие токи которой обуславливают перемещение химических элементов сверху вниз. Режим почвенной влаги в этих условиях может быть как промывным, так и непромывным. Грунтовые воды расположены относительно глубоко.

Основные генетические горизонты почвенного профиля этого типа.

Перегнойно-аккумулятивная часть профиля. Здесь преобразуется отмершее органическое вещество, систематически накапливается почвенный перегной и гумус и аккумулируются зольные элементы, необходимые для нормального питания растений. В перегнойно-аккумулятивной части профиля идут не только процессы накопления: часть химических элементов в виде подвижных как органических, так и неорганических соединений выносится за пределы гумусового горизонта, однако, в целом, преобладает тенденция к накоплению. Цвет этой части профиля меняется от черного, бурого и коричневого до светло-серого, что обусловлено составом и количеством гумуса. Мощность этой части профиля меняется в различных почвах от нескольких сантиметров до 1 метра. В эту часть профиля входят следующие горизонты:

Горизонт А₀ (0) - самая верхняя часть почвенного профиля. Это легкая подстилка (степной войлок), представляющая собой опад растений на различных стадиях разложения - от свежего до почти разложившегося.

Горизонт А_т (Н) - поверхностный горизонт почвы, состоящий из насыщенного водой торфа.

Горизонт А₁ (А) - верхний темный горизонт почвы, содержащий наибольшее количество органического вещества. Этот горизонт еще называют гумусовым горизонтом.

Переходная часть профиля представляет собой постепенный переход от гумусового горизонта к почвообразующей породе, здесь происходят различные, часто противоположно-направленные процессы.

Для верхнего горизонта переходной части профиля характерно вымывание подвижных соединений в более низкие почвенные горизонты.

В нижней половине переходной части профиля преобладает вмывание, т.е. выпадение (осаждение) соединений тех химических элементов и мелких частиц, которые были вымыты из верхней части почвенной толщи. Глубина перемещения частиц и соединений в разных условиях различна.

Обычно в качестве горизонта вмывания (или иллювиального горизонта) выделяют горизонт, характеризующийся накоплением глины, окислов железа, алюминия и марганца.

Этот горизонт четко выделяется своей бурой, охристо-бурой или красновато-бурой окраской, оструктуренностью и большей (по сравнению с другими почвенными горизонтами) плотностью. Иллювиальный горизонт обозначают символом .

В почвах, где не наблюдаются существенные перемещения веществ, в почвенной толще нет обособления элювиального и иллювиального горизонтов. В таких почвах символом В обозначают переходный слой между гумусовым горизонтом и почвообразующей породой, характеризуемый постепенным ослаблением процессов аккумуляции гумуса, разложения первичных минералов, он может подразделяться на В₁ - горизонт с преобладанием гумусовой окраски, В₂ - подгоризонт с более слабой и неравномерной гумусовой окраской и В₃ - подгоризонт окончания гумусовых затеков.

Горизонт В_к - максимальная аккумуляция карбонатов, обычно располагается в средней или нижней части профиля и характеризуется видимыми вторичными выделениями карбонатов в виде налетов, прожилок, псевдомицелия, белоглазки, редких конкреций.

Горизонт G - глеевый, характерен для почв с постоянно избыточным увлажнением, которое вызывает восстановительные процессы в почве и придает горизонту характерные черты - сизую, серовато-голубую или грязно-белую окраску, наличие ржавых и охристых пятен, слитость, вязкость и т.д.

Почвообразующая порода.

Ниже переходной части профиля залегает материнская (почвообразующая) горная порода, на которой сформировалась данная почва. В почвоведении эта порода обозначается как горизонт С, она уже не затронута специфическими процессами почвообразования, однако верхняя часть горизонта несет следы почвообразования в виде соединений, привнесенных сюда из верхней части почвенного профиля.

Подстилающая горная порода.

Горизонт D (R) - подстилающая горная порода, залегающая ниже материнской (почвообразующей) горной породы и отличающаяся от нее своими свойствами.

Почвенный профиль гидроморфных почв, т. е. почв, формирование которых происходит в условиях близкого расположения грунтовых вод. В этом случае процесс почвообразования идет под воздействием грунтовых вод, которые периодически или постоянно обогащают почвенную толщу определенным химическими элементами и создают специфическую геохимическую обстановку. Режим почвенной влаги в этих условиях соответствует выпотному или застойному.

Почвенный профиль гидроморфных почв состоит, во-первых, из более или менее выраженной перегнойно-аккумулятивной части, и во-вторых, из системы минерально-аккумулятивных горизонтов, каждый из которых называется по слагающему его соединению. На рис. выделяется (снизу вверх) карбонатный, гипсовый и сульфатно-натриевый горизонты.

Помимо двух основных типов строения почвенного профиля - автоморфного и гидроморфного, в природе встречаются многочисленные случаи переходного строения, это объясняется сменой условий автоморфного и гидроморфного почвообразования.

Обычно переход между генетическими горизонтами постепенный, поэтому граница между горизонтами, в известной мере, условна и представлена не линией, а некоторой переходной полосой. Иногда переход между горизонтами четкий, но граница при этом бывает не обязательно ровной, а языковатой. В этом случае масса верхнего горизонта в виде языков и потеков заходит в пределы нижерасположенного генетического горизонта. Учет плотности почв значительно облегчает выделение горизонтов и установление их границ.

Биологический фактор почвообразования.

В почвообразовании участвуют три группы организмов - зеленые растения, микроорганизмы и животные, составляющие сложные биоценозы.

Растительность. Растения являются единственным первоисточником органических веществ в почве. Основной функцией их как почвообразователей следует считать биологический круговорот веществ - синтез биомассы за счет углекислого газа атмосферы, солнечной энергии, воды и минеральных соединений, поступающих из почвы. Биомасса растений в виде корневых остатков и наземного опада возвращается в почву. Характер участия зеленых растений в почвообразовании различен и зависит от типа растительности и интенсивности биологического круговорота.

Все живые организмы на Земле образуют биологические сообщества (ценозы) и биологические формации, с которыми неразрывно связаны процессы образования и развития почв.

В настоящее время при изучении роли растительных ценозов в почвообразовании дополнительно учитывается характер и интенсивность биологического круговорота веществ; Это позволяет расширить учение о растительных формациях с точки зрения почвоведения и дать более детальное их разделение.

Согласно Н.Н. Розову, различают следующие основные группы растительных формаций:

1. деревянистая растительная формация: таежные леса, широколиственные леса, влажные субтропические леса и ливневые тропические леса;

2. переходная деревянисто - травянистая растительная формация: ксерофитные леса, саванны;

3. травянистая растительная формация: суходольные и заболоченные луга, травянистые прерии, степи умеренного пояса, субтропические кустарниковые степи;

4. пустынная растительная формация: растительность суббореального, субтропического и тропического почвенно - климатических поясов;

5. лишайниково - моховая растительная формация: тундра, верховые болота.

Микроорганизмы. (Роль микроорганизмов в почвообразовании не менее значительна, чем роль растений. Несмотря на малые размеры, они в силу своей многочисленности имеют огромную суммарную поверхность и потому активно соприкасаются с почвойу По данным Е. Н. Мишустина, на 1 га пахотного слоя почвы площадь активной поверхности бактерий достигает 5 млн м². Вследствие кратковременности жизненного цикла и высокой размножаемости микроорганизмы сравнительно быстро обогащают почву значительным количеством органического вещества) По подсчетам И. В. Тюрина, ежегодное поступление в почву сухого микробного вещества может составлять 0,6 тга. (Эта биомасса, богатая протеинами, содержащая много азота, фосфора, калия, имеет большое значение для почвообразования и формирования плодородия почвы. Микроорганизмы являются тем активным фактором, с деятельностью которого связаны процессы разложения органических веществ и превращения их в почвенный перегной. Микроорганизмы осуществляют фиксацию атмосферного азота. Они выделяют ферменты, витамины, ростовые и другие биологические вещества. От деятельности микроорганизмов зависит поступление в почвенный раствор элементов питания растений, а следовательно, плодородие почвы. Наиболее распространенным видом микроорганизмов почв являются бактерии

Все группы микроорганизмов чутко реагируют на изменение внешних условий, поэтому в течение года их деятельность очень неравнозначна. При очень высоких и низких температурах воздуха биологическая деятельность в почвах замирает.

Животные. Почвенная фауна довольно многочисленна и разнообразна, она представлена беспозвоночными и позвоночными животными. Наиболее активные почвообразователи из числа беспозвоночных - дождевые черви. Начиная с Ч. Дарвина, многие ученые отмечали их важную роль в почвообразовательном процессе.

Дождевые черви распространены практически повсеместно как в окультуренных, так и в целинных почвах. Их количество колеблется от сотен тысяч до нескольких миллионов на 1 га. Перемещаясь внутри почвы и питаясь растительными остатками, дождевые черви активно участвуют в переработке и разложении органических остатков, пропуская через себя огромную массу почвы в процессе пищеварения.

Насекомые - муравьи, термиты, шмели, осы, жуки и их личинки - также участвуют в процессе почвообразования. Проделывая в почве многочисленные ходы, они разрыхляют почву и улучшают ее водно - физические свойства. Кроме того, питаясь растительными остатками, они перемешивают их с почвой, а отмирая, сами служат источником обогащения почвы органическими веществами. Позвоночные животные - ящерицы, змеи, сурки, мыши, суслики, кроты - осуществляют огромную работу по перемешиванию почвы. Проделывая в толще почвы норы, они выбрасывают на поверхность большое количество земли. Образовавшиеся ходы (кротовины) засыпаются массой почвы или породы и на почвенном профиле имеют округлую форму, выделяющуюся по окраске и степени уплотненности. В степных районах землероющие животные настолько сильно перемешивают верхние и нижние горизонты, что на поверхности образуется бугорковый микрорельеф, а почва характеризуется как перерытый (кротовинный) чернозем, перерытая каштановая почва или серозем.

Климат как фактор почвообразования.

Климат - статистический многолетний режим погоды, одна из основных географических характеристик той или иной местности - главный количественный показатель состояния атмосферы и воздействующих на почву атмосферных процессов, прежде всего поступления в почву тепла и воды.

С изменением климата тесно связана история развития органического мира, а следовательно, и история развития почвенного покрова Земли.

С климатическими условиями связана энергетика почвообразования.

По определению С.В. Калесника, климат Земли есть результат взаимодействия многих природных факторов, главные из которых: а) приход и расход лучистой энергии Солнца; б) атмосферная циркуляция, перераспределяющая тепло и влагу; в) влагооборот, неотделимый от атмосферной циркуляции. Каждый из перечисленных факторов зависит от географического положения местности (широты, высоты над уровнем моря и т. д.).

Ведущим фактором «общеземного» климата является солнечная радиация, количество которой сильно различается в зависимости от местоположения данной территории. Общий приток тепла к земной поверхности измеряется радиационным балансом R, кДж/ (см²*год):

R=(Q+q)(1-A)-E.

где Q - прямая радиация; q - рассеянная радиация; А - альбедо (в долях единицы); Е - эффективное излучение поверхности.

Радиационным балансом, или остаточной радиацией подстилающей поверхности, принято называть разность между радиа-цией поглощенной земной поверхностью и эффективным излучением.

Космический приток солнечной энергии (солнечная постоянная) на верхней границе атмосферы составляет около 8,4 кДж/(см²*мин). Однако поверхности Земли достигает не более 50% солнечной энергии, так как примерно 30% ее отражается от атмосферы в Космос, 20% поглощается парами воды и пылью в атмосфере и остаток достигает поверхности Земли в виде рассеянной радиации. Наблюдается закономерное нарастание поступления солнечной энергии от полюсов к экватору.

Важнейшим компонентом земной атмосферы является вода. Вода «всеюдна», она есть непременное условие формирования всех природных экосистем, условием возникновения большинства процессов, протекающих на поверхности Земли и в ее недрах.

Количество выпадающей из атмосферы воды в различных природных зонах сильно варьирует. В целом поступление атмосферных осадков резко нарастает от полюса к экватору.

Установлено, что при избытке годовых осадков и низком значении радиационного баланса индекс сухости лежит в пределах значений меньше единицы. При избытке тепла и недостатке годовых осадков радиационный индекс сухости значительно выше единицы.

Исключительно большая роль климата в процессах почвообразования заставила на основе учета термических параметров произвести выделение в каждом почвенном типе фациальных подтипов, для которых вводятся номенклатурные обозначения, связанные с их термическим режимом: жаркие, теплые, умеренно теплые, холодные, умеренно холодные, промерзающие, непромер-зающие почвы и т. д.

Помимо «общеземного» климата, определяющего главные особенности закономерного размещения почв на земной поверхности, в процессах почвообразования большую роль играет местный климат, получивший название «микроклимата». Возникновение того или иного типа «микроклимата» определяется в основном формами рельефа, экспозицией склонов и характером растительного покрова.

Биологический круговорот веществ.

Биологический круговорот веществ вырывает часть элементов на какой-то период из их геологического круговорота, вовлекая их в биологические циклы, а почва служит при этом промежуточным резервуаром благодаря своим особым свойствам, предохраняя биофилы от выноса.

Вследствие особой важности названных циркуляционных процессов почвообразование в целом часто определяют как сложный процесс взаимодействия малого биологического и большого геологического круговоротов веществ и потоков энергии в пределах коры выветривания горных пород, ведущий к образованию почвы, ее развитию и эволюции.

Важнейшую роль в большом геологическом круговороте веществ играют малые биологические и техносферные циклы, попадая в которые элементы надолго выключаются из глобального геохимического потока, многократно участвуя в бесконечных преобразованиях вещества земной поверхности. Особенно большое значение для почвообразования имеет малый биологический круговорот веществ, обеспечивающий циклическую динамику биогеохимии почвообразования.

Что касается зольных элементов, то существо их малого биологического круговорота сводится к потреблению растениями элементов из почвы, их участию в биохимических процессах и возвращению в почву после отмирания растений (часть отчуждается животными организмами и возвращается в почву после их отмирания).

Под влиянием хозяйственной деятельности человека резко меняется ход биологического круговорота веществ в результате совместного действия ряда факторов: 1) уничтожение природной биоты и смена ее на: а) культурную биоту сельскохозяйственных полей; б) новую биоту пастбищ и выпасаемых животных; в) новую биоту при лесоразработках, как правило, менее продуктивную; 2) отчуждение и потребление биологической продукции, обычно за пределами той экосистемы, где она получена; 3) внесение искусственных удобрений и других химических веществ; 4) изменение почвенных режимов и биогеохимических условий миграции элементов (рН, Eh, аэрация среды, условия увлажнения).

Для поддержания устойчивости биосферы гумусовый баланс почв в годовом цикле должен быть либо положительным, либо нулевым. Дефицитный годовой баланс гумуса крайне опасен экологически.

Классификация почв.

Задачей классификации почв является объединение почв в таксономические группы по строению, составу, свойствам, происхождению и плодородию. Классификационная проблема в почвоведении - одна из наиболее трудных, и объясняется это прежде всего сложностью почвы как особого тела природы, развивающегося в результате одновременного, совокупного действия всех факторов почвообразования (климата, горной породы, растительности и животного мира, условий рельефа, возраста), т. е. в результате тесного взаимодействия со средой.

Основой научной классификации почв является точка зрения на почву как на самостоятельное особое тело природы, такое же, как минералы, растения и животные. Согласно этой точке зрения, классификация почв должна основываться не только на их признаках и свойствах, но и на особенностях их генезиса, т. е. происхождения. Первая такая генетическая классификация почв была разработана В. В. Докучаевым.

Основной единицей классификации почв является тип почв. Понятие «тип почв» имеет такое же важное значение в почвоведении, как вид в биологической науке. Под типом почв понимают почвы, образованные в одинаковых условиях и обладающие сходными строением и свойствами.

К одному типу почв относятся почвы:

1) со сходными процессами превращения и миграции веществ;

2) со сходным характером водно-теплового режима;

3) с однотипным строением почвенного профиля по генетическим горизонтам;

4) со сходным уровнем природного плодородия;

5) с экологически сходным типом растительности.

Широко известны такие типы почв, как подзолистые, черноземы, красноземы, солонцы, солончаки и др.

Каждый тип почв последовательно подразделяется на подтипы, роды, виды, разновидности и разряды.

В пределах подтипов выделяются роды и виды почв. Роды почв выделяются внутри подтипа по особенностям почвообразования, связанным прежде всего со свойствами материнских пород, а также свойствами, обусловленными химизмом грунтовых вод, или со свойствами и признаками, приобретенными в прошлых фазах почвообразования (так называемые реликтовые признаки).

Роды почв выделяются в каждом типе и подтипе почв. Вот самые распространенные из них:

1) обычный род, т. е. отвечающий по своему характеру подтипу почв; при определении почв название рода «обычный» опускается;

2) солонцеватые (особенности почв определяются химизмом грунтовых вод);

3) остаточно-солонцеватые (особенности почв определяются засоленностью пород, которая постепенно снимается);

4) солончаковатые;

5) остаточно-карбонатные;

6) почвы на кварцево-песчаных породах;

7) почвы контактно-глеевые (формируются на двучленных породах, когда супесчаные или песчаные толщи подстилаются суглинистыми или глинистыми отложениями; на контакте смены наносов образуется осветленная полоса, образующаяся за счет периодического переувлажнения);

8) остаточно-аридные.

Виды почв выделяются в пределах рода по степени выраженности основного почвообразовательного процесса, свойственного определенному почвенному типу.

Для наименования видов используют генетические термины, указывающие на степень развития этого процесса. Так, для подзолистых почв - степень подзолистости и глубина оподзоливания; для черноземов - мощность гумусового горизонта, содержание гумуса, степень выщелоченности; для солончаков - характер распределения солей по профилю, морфология поверхностного горизонта (пухлые, отакыренные, выцветные).

Внутри видов определяются разновидности почв. Это почвы одного и того же вида, но обладающие различным механическим составом (например, песчаные, супесчаные, суглинистые, глинистые). Почвы же одного вида и одного механического состава, но развитые на материнских породах разного происхождения и разного петрографического состава, выделяются как почвенные разряды.

Биологическая продуктивность лесных ландшафтов.

Мерилом естественного плодородия является уровень биологической продуктивности, т.е. количества первичной растительной массы, создаваемой за год на единицу площади (10ц/га-300ц/га). Считается, что биологическая продуктивность почв не даёт полного представления о потенциальной продуктивности почв. Потенциальная продуктивность используется в сельском хозяйстве. При определении продуктивности существует закон убывающего плодородия почв, из которого следует, что увеличение урожаев на обрабатываемых землях непропорционально затраченному труду. За последние годы затраты труда возросли в 8-10 раз, а урожайность увеличилась в 2-3 раза.

Биологическая продуктивность основных типов растительности, ц/га (по Л.Е. Родину и Н.И. Базилевич, 1965)

Тип растительности	Биомасса	Прирост	Опад	Лесная подстилка или степной войлок
	общая	корни
Арктические тундры Кустарничковые тундры Ельники северной тайги Ельники средней тайги Ельники южной тайги Дубравы Степи луговые Степи сухие Пустыни полукустарничковые Субтропические лиственные леса Саванны Влажные тропические леса	50 280 1000 2600 3300 4000 250 100 43 4100 666 5000	35 231 220 598 735 960 205 42 38 820 39 900	10 25 45 70 85 90 137 42 12,2 245 120 325	10 24 35 50 55 65 137 42 12 210 114 250	35 835 300 450 350 150 120 15 - 100 13 20

Растительность, местный климат, почвы, животные и микроорганизмы, населяющие почвы, локальные условия рельефа, горные породы, поверхностные и грунтовые воды всякой местности (ландшафта) развиваются совместно, образуют сложную взаимосвязанную экологическую систему.

Экологические системы называют также биогеоценозами. Они разнообразны и многочисленны, но их географическое распределение на суше тесно связано с распределением почв. Почвы и являются важнейшими компонентами биогеоценозов.

Потоки энергии и вещества и обмен ими идет непрерывно в системе живое вещество - почва. По мере усложнения и разрастания пищевых цепей в биогеоценозах растет и объем этого потока.

Через опад и отпад органическое вещество, созданное растениями, попадает на почву и в почву и под воздействием живых организмов, населяющих почву (огромного числа видов беспозвоночных животных и микроорганизмов), подвергается процессам трансформации и либо минерализуется до некоторых простых соединений - углекислоты, воды, газов и простых солей, либо преобразуется в новые сложные соединения - почвенный гумус. В гумусовой оболочке Земли сосредоточено такое же количество энергии (п*10¹⁹-п*10²⁰ кДж), как и во всей биомассе суши (В. А. Ковда, 1973).

Роль древесной и травянистой, лесной и степной или луговой растительности в процессах почвообразования существенно различна.

Влияние хозяйственной деятельности человека на состояние почвы

Почвенный покров является важнейшим природным образованием. Почва представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающий 95-97 % продовольственных ресурсов для населения планеты.

Хозяйственная деятельность человека в настоящее время становится доминирующим фактором в разрушении почв, снижении и повышении их плодородия. Под влиянием человека меняются параметры и факторы почвообразования - рельефы, микроклимат, создаются водохранилища, проводится мелиорация.

Основное свойство почвы - плодородие. Оно связано с качеством почв. На разрушение почв и снижение их плодородия влияют следующие процессы.

Аридизация суши - комплекс процессов уменьшения влажности обширных территорий и вызванное этим сокращение биологической продуктивности экологических систем. Под действием примитивного земледелия, нерационального использования пастбищ, беспорядочного применения техники на угодьях почвы превращаются в пустыни.

Эрозия почв - разрушение почв под действием ветра, воды, техники и ирригации. Наиболее опасна водная эрозия - смыв почвы талыми, дождевыми и ливневыми водами. Водные эрозии отмечаются при крутизне уже 1-2°. Водной эрозии способствует уничтожение лесов, вспашка по склону.

Ветровая эрозия характеризуется выносом ветром наиболее мелких частей. Ветровой эрозии способствует уничтожение растительности на территориях с недостаточной влажностью, сильные ветра, непрерывный выпас скота.

Техническая эрозия связана с разрушением почвы под воздействием транспорта, землеройных машин и техники.

Ирригационная эрозия развивается в результате нарушения правил полива при орошаемом земледелии. Засоление почв в основном связано с этими нарушениями. В настоящее время не менее 50 % площади орошаемых земель засолено, потеряны миллионы гектаров ранее плодородных земель.

Зональные природные комплексы России.

Природные зоны - территории суши со сходными природными условиями (климат, почва, растительность, животные) ,п ростирающиеся и сменяющиеся в определенном порядке от полюса к экватору в широтном направлении. Деление земной поверхности на природные зоны было предложено русским учёным В.В. Докучаевым.

Положение России в северных широтах обусловило расположение на её территории следующих природных зон, сменяющих друг друга при движении с севера на юг: арктические пустыни, тундра, лесотундра, лесная зона (включает подзоны тайги, смешанных и широколиственных лесов), лесостепи, степи, полупустыни, субтропическая зона.

Зона тундры. Занимает побережье морей Северного Ледовитого океана от западной границы страны до Берингова пролива. Южная граница местами доходит до северного полярного круга. Средняя температура июля составляет +5, +10 градусов. Зима долгая и холодная. Осадков выпадает мало, всего 200-300мм в год. Но при недостатке тепла испарение невелико, поэтому увлажнение избыточное (коэффициент увлажнения превышает 1,5). Практически повсеместно распространена многолетняя мерзлота, которая оттаивает летом всего на несколько сантиметров. Почвы маломощные тундрово-глеевые. Здесь господствует тундровая растительность из мхов, лишайников и кустарничков. Здесь растет голубика, морошка, клюква, брусника, есть здесь и съедобные грибы. В тундре пасутся огромные стада северных оленей, здесь добывают песца, а в тундровых озерах много рыбы.

Главные занятия коренного населения - оленеводство, охота, рыболовство. Кое-где в теплицах выращивают овощи.

Природные комплексы тундры сильно пострадали в результате интенсивной добычи полезных ископаемых.

Различия в экологических особенностях природно-сельскохозяйственных зон определяют их неодинаковую степень земледельческого освоения. Выделяют зоны с высоким использованием в земледелии (более 30 %) - степную, лесостепную, сухостепную, в которых земельные ресурсы для освоения в значительной степени исчерпаны, зоны со средним земледельческим использованием (более 10 %) - ксерофитно-лесную (коричневоземная), южнотаежную (дерново-подзолистую), предгорную пустынно-степную (сероземную), в которых дальнейшее земледельческое освоение ограничивается или особенностями рельефа, или интересами лесного хозяйства, или необходимостью регулярного орошения.

По целому ряду экологических особенностей почва является средой, промежуточной между водной и наземно-воздушной. С водной средой почву сближают ее температурный режим, пониженное содержание кислорода в почвенном воздухе, насыщенность последнего водяными парами и наличие воды в других формах, присутствие солей и органических веществ в почвенных растворах, а также возможность для обитателей почвы передвигаться в трех измерениях. С воздушной средой почву объединяют прежде всего наличие почвенного воздуха, а также довольно резкие изменения температурного режима поверхностных слоев и угроза иссушения в верхних горизонтах.

В процессе экономической оценки будут отражены геолого-физические, технологические, технические и экологические особенности, связанные с разработкой нефтяного (нефтегазового) месторождения.

Экономические меры обеспечения рационального использования и охраны земель

Под охраной земель понимается система правовых, организационных, экономических и других мероприятий, направленных на рациональное использование, предотвращение необоснованного изъятия земель из сельскохозяйственного оборота, защиту их от вредных антропогенных воздействий, а также на воспроизводство и повышение плодородия почв, продуктивности земель.

К землям водного фонда относятся земли, занятые водоемами, гидротехническими, водохозяйственными сооружениями, а также полосы отвода по берегам водоемов.

Землями запаса являются все земли, не представленные во владение и долгосрочное пользование. Земли запаса предназначаются для представления во владение, пользование и аренду.

Охрана земли включает систему организационных, экономических, правовых, инженерных и других мероприятий, направленных на защиту от расхищения, необоснованных изъятий из сельскохозяйственного оборота, нерационального использования, вредных антропогенных и природных воздействий, в целях повышения эффективности природопользования и создания благоприятной экологической обстановки.

Охрана земель и их рациональное использование осуществляются на основе комплексного подхода к угодьям, как к сложным природным образованиям (экосистемам), с учетом их зональных и региональных особенностей.

Система рационального использования земель должна носить природоохранный, ресурсосберегающий характер и предусматривать сохранение почв, ограничение воздействий на растительный и животный мир, породы и другие компоненты окружающей среды.

Охрана земель предусматривает:

1. Защиту земель от водной и ветряной эрозии, солей, подтопления, заболачивания, вторичного засоления, иссушения, уплотнения, загрязнения отходами производства, других процессов разрушения, к которым относят:

- рекультивацию нарушенных земель, повышения их плодородия и других полезных свойств;

- снятие и сохранение плодородного слоя почвы (при планировке участков), с тем чтобы использовать его для рекультивации земель или повышения плодородия малопродуктивных угодий;

- установление особых режимов пользования для земельных участков, имеющих природоохранное и историко-культурное значение.

Для обеспечения рационального использования и охраны земель большое значение имеет Земельный Кадастр, который содержит информацию о землях всех категорий. Данные Государственного земельного кадастра подлежат обязательному применению при планировании, использовании и охране земель и других мероприятий, связанных с использованием и охраной земель.

Земельный кадастр составляется с использованием Мониторинга Земель. Мониторинг Земель - это система наблюдения за состоянием земельного фонда для своевременного выявления и оценки изменений, предупреждения и установления последствий негативных процессов.

В области за сезон вносится 190 тыс. т минеральных и 500 тыс. т органических удобрений. Отдельные площади, особенно орошаемые земли, получают высокие нормы удобрений, в первую очередь азотных, что приводит к химическому загрязнению не только почвы, но и выращенной продукции.

Зачастую создается разрыв между внесением навоза и минеральных удобрений в почву. Вследствие этого в ней происходит накопление в больших количествах биогенных элементов, которые при гравитационном проникновении в водоносные горизонты, попадают в грунтовый поток и поэтому представляют большую опасность для водоемов.

Из-за неправильного хранения органических и минеральных удобрений на 1 января 1994 года (когда их использование во с-х производстве области резко сократилось по экономическим причинам) площадь земель, загрязненных минеральными удобрениями, составила 453, 9 га, а органическими 1051, 5 га, пестицидами - 221,5 га. Промышленными отходами загрязнено более 3 тыс. га, пруды-накопители занимают площадь около 30 тыс. га.

Происходит аккумуляция почвогрунтами гидро- и аэропотоков химических токсикантов промышленного генезиса.

Охрана аграрных ландшафтов от загрязнения.

Термин «ландшафт» - международный. Он обозначает ту или иную местность, пейзаж, картину природы. В научной литературе на русском языке термином «ландшафт» обозначают природно-территориальный комплекс.

Ландшафты подразделяют на природные и антропогенные. К антропогенным относят ландшафты техногенные, индустриальные, городские, сельскохозяйственные.

В регуляции и оптимизации аграрного ландшафта особое внимание уделяют его охране от загрязненителей, деградации его компонентов (почв и т.д.).

Охрана земель от деградации.

В системе мероприятий, направленных против водной эрозии почв, важное значение приобрела безотвальная глубокая пахота. После вспашки почва больше вбирает в себя воды и дольше ее удерживает. Условия для роста и развития растений улучшаются и они надежнее защищают почву от смыва.

При обработке поля вспашку почвы проводят поперек склона. Поперечная вспашка - агротехнический прием, способствующий аккумуляции и задержанию воды на склонах. Однако на крутых склонах (6-10°) поперечная пахота не может обеспечить надежную задержку дождевых и талых вод. Поэтому ее дополняют созданием искусственного противоэрозийного микрорельефа с лунками, прерывистыми бороздами. Если рельеф холмистый, поперечная вспашка не пригодна.

В комплексе мероприятий по предотвращению ветровой эрозии организуют охрану от пыльных бурь и иссушения почвы путем посадки лесных полос.

На песчаных почвах, подверженных дефляции, проводят следующие мероприятия:

- увеличивают площади посева многолетних трав до 50%;

- проводят узкорядные и перекрестные посевы;

- делают закладку кулис из высокоствольных растений; г*

- проводят мульчирование почв и оставление стерни при безотвальной вспашке.

Ландшафты, нарушенные при добыче полезных ископаемых (угля, торфа и др.) - рекультивируют. Используют терриконы под зеленые насаждения.

При мелиорации аграрных ландшафтов проводят экологически обоснованное регулирование рек и речек, болот и озер, улучшение физико-химического состава почв при помощи известкования, гипсования, внесения органических и минеральных удобрений.

Эрозия почв

Почва - ценнейший природный ресурс для человечества. Почва является основой биосферы. Через растения и животных она обеспечивает существование биосферы и экосистем. Поэтому правильное использование ее и бережное к ней отношение надо рассматривать как важнейшее звено в комплексной охране природы.

Различают эрозию нормальную (естественную, геологическую) и современную или ускоренную. Нормальная эрозия возникает на поверхности почвы под влиянием природных факторов. Этот процесс протекает медленно, почти незаметно.

Современная, или ускоренная, эрозия почв вязана с хозяйственной деятельностью человека. Распашка земель, вырубка леса, интенсивный выпас скота, промышленное производство и др. причины усиливают податливость почвенного покрова разрушено водой, ветром.

Различают следующие виды эрозии: водную, ветровую (дефляция), ручную, абразионную, ледниковую, снежную, просадочную (суффозия), карстовую, биологическую.

К эрозионным процессам нередко относят химическую эрозию (снижение почвенного плодородия в результате накопления в почве ядохимикатов); агротехническую (смещение со склонов почвы с/х машинами); пастбищную эрозию (разрушение дернины и почв при интенсивном выпасе скота); промышленную эрозию (разрушение с/х земель при разработке месторождений полезных ископаемых и пр.); военную эрозию (траншеи, воронки и т.д.).

Водная и ветровая эрозия относятся к числу наиболее распространенных видов разрушения почвы. При водной эрозии в качестве главной почворазрушающей силы выступает действие дождевых капель и водного потока. Водная эрозия может проявляться при неправильном орошении. В связи с этим различают ирригационную эрозию.

Ветровая эрозия (дефляция) - это отделение, перемещение и отложение частиц почвы ветром. Ветровую эрозию разделяют на местную и пыльные бури.

Местная ветровая эрозия проявляется на распыленной сухой поверхности при малых скоростях ветра (4-8 м/с) в виде развевания.

Пыльные бури - наиболее вредоносная форма проявления ветровой эрозии. За несколько часов они способны развеять 100-500 т с 1 га пашни. Отсутствие растительности и наличие сухих частиц на поверхности почвы способствуют широкому распространению ветровой эрозии. Основными фазами эрозии являются: отделение частиц, их транспортировка и отложение.

Водная эрозия почв сильнее проявляется на склоновых землях при частом выпадении ливневых дождей или весной после активного снеготаяния. Ветровая эрозия сильнее проявляется в условиях сухого климата.

Между с/х производством и эрозионными процессами проявляется взаимосвязь, т. к. ведение сельского хозяйства без учета природных условий создает основу для усиления ветровой и водной эрозии; частое и сильное разрушение почвенного покрова, в свою очередь, вызывает гибель и повреждение растений, снижает продуктивность почв, что дестабилизирует с/х производство.

Многосторонне губительное воздействие на природную среду приводит к необратимому процессу - опустыниванию.

Опустынивание - отрицательные изменения почвы, растительности и водного режима, которые происходят под влиянием антропогенной деятельности и снижают эффективность экосистем, увеличивают податливость почв эрозии. Частое проявление ветровой и водной эрозии приводит к изменениям в рельефе, растительности, в почвенном покрове, к изменениям в структуре антропогеосистемы.

Основные принципы защиты почв от эрозии

Основные принципы защиты земель могут быть сведены к следующим:

1. Предупреждение возможности проявления эрозии. Надо защищать не только «пострадавшие» почвы, но и те, которым еще угрожает эта опасность.

2. Повышение противоэрозионной устойчивости почв. Это достигается почвозащитными приемами обработки почв, посевами культур, корневые системы которых повышают сопротивляемость почв эрозии.

3. Повышение почвозащитной роли растительного покрова.

4. На эродированных почвах меры по предупреждению эрозии должны сочетаться с приемами восстановления плодородия смытых почв и мелиорацией земель, разрушенных промоинами и оврагами.

5. Зональность противоэрозионных мер, предполагающая наиболее полный учет природных особенностей территории и экономических условий хозяйств.

6. Экономичность защитных мер - получение наибольшей почвозащитной эффективности от проектируемых мероприятий при минимальном отводе ценных земель и наименьших затратах труда и средств на их осуществление.

7. При обосновании мер защиты почв от эрозии и технологии проведения противоэрозионных работ необходимо учитывать возможные экологические последствия: влияние на состояние всех компонентов природы.

Охрана почв

Государственный земельный кадастр представляет собой систему необходимых и достоверных сведений о природном, хозяйственном и правовом положении земель Российской Федерации, местоположении и размерах земельных участков, об их качественной характеристике, о владельцах земельных участков, правовом режиме землепользования, об оценке земельных участков, иных необходимых и достоверных сведений о земле.

Сведения государственного земельного кадастра подлежат обязательному применению при планировании использования и охраны земель, при подборе оптимальных вариантов участков для их представления и изъятия, при совершении сделок с землей, определении размеров платежей за землю, проведении землеустройства, оценке хозяйственной деятельности и осуществлении других мероприятий по использованию и охрана земель.

Содержание кадастра определяется Положением о порядке ведения государственного земельного кадастра, которое утверждено постановлением Правительства РФ от 25 августа 1992 г. №622.

Ландшафтоведение

Ландшафт - широко распространенный интернациональный термин (нем. Land - земля, schaft - суффикс, выражающий взаимосвязь, взаимозависимость). Этот термин заимствован из общелитературного языка, где он обозначает пейзаж, картину природы, местность. Обращение науки к этому слову было обусловлено стремлением найти обозначение, пригодное для отражения открытого географией в конце XIX - начале XX в. нового сложного объекта действительности - относительно однородного участка географической оболочки, выделившегося в ходе ее эволюции, отличающегося от других участков своей структурой, т.е. закономерным сочетанием тел и явлений, характером взаимосвязи и взаимодействия между компонентами географической оболочки, особенностями сочетания более мелких территориальных единиц. Ландшафт - один из видов географических систем.