В процессе развития ландшафтов, каждый из них приобретает определенные биогеохимические особенности, сложность и качественное своеобразие которых является важной частью их организации. Основу такой организации составляет комплекс биотических и биокосных связей возникающих в ходе биогеохимических круговоротов в рамках фаций. Специального внимания требует изучение биогеохимических особенностей фаций на территории заповедников, где сохраняется генофонд биосферы. Исследования проводились в пределах Тебердинского государственного природного биосферного заповедника на территории Алибекско-Домбайского ландшафта в долине реки Птыш.

Изучаемая территория представляет собой троговую долину, склоны которой сложены метаморфическими породами палеозоя, а днище заполнено четвертичными мореными, флювиогляциальными и аллювиальными отложениями. Склоны при переходе к днищу выположены конусами выноса эрозионных ложбин, сложенными коллювиально-пролювиальными отложениями. На правом борту долины конуса выноса формируют общий шлейф, на левом борту они выражены слабо, так как размываются рекой (Шальнев, Конева, 2006). Экспериментальные площадки размещены в зоне экотона верхней границы леса в пределах высот 2060 – 2200 м над у.м. Из-за большой протяженности долины и небольшого перепада высот распространены высокотравные субальпийские луга с березовыми криволесьями. Последние занимают места, где нет лавинной активности.

Характерно отсутствие альпики.

На каждой экспериментальной площадке отобраны почвенные образцы, собраны общие укосы образцов травянистой растительности, отловлены насекомые травяного покрова (хортобионты), являющиеся фитофагами (по типу питания). В отобранных образцах автором определено валовое содержание ряда химических элементов (Pb, Cd, Cu, Zn) методом инверсионной вольтамперометрии. В качестве информативных показателей нами выбраны средние содержания элементов в гумусовом горизонте почв, растительности, организмах насекомых, а также коэффициент биологического поглощения для растений.

Экспериментальные площадки расположены в пределах следующих фаций:

- конечные морены с березняками;

- конечные морены с разнотравно-злаковой растительностью;

- конусы выноса с субальпикой.

Конечные морены с березняками расположены в диапазоне высот 2080 – 2200 м над у.м. В подлеске произрастают отдельные можжевельники и рододендроны. Травянистая растительность представлена вейниково-гераниево-копеечниковыми фитоценозами. Доминантным семейством среди беспозвоночных травяного покрова на всех изучаемых фациях явилось сем. Miridae.

Почвенный покров представлен горно-кустарниковыми почвами с содержанием гумусовых веществ 6,8 – 12,2 %, актуальной кислотностью 4,90 – 5,28. На концентрацию элементов в почве оказывает влияние химический состав почвообразующей породы. В почвах, по сравнению с кларками гранитоидов (Дьяченко, 2004), происходит накопление кадмия (Кк=2,03). Наиболее интенсивно рассеивается цинк (Кр=3,69), слабее свинец (Кр=2,05) и медь (Кр=2,03). Химический анализ образцов позволил выявить средние содержания элементов в различных компонентах фаций (табл.1).

Таблица 1

Среднее содержание элементов (мг/кг) в компонентах фаций конечных морен с березняками на горно-кустарниковых почвах

Согласно полученным результатам, в растениях накапливается значительно меньшее количество всех исследуемых элементов. Та же ситуация наблюдается для насекомых – количество элементов по сравнению травянистой растительностью, являющейся источником питания, уменьшается. Перераспределение элементов можно проследить на рис. 1.

Рис. 1. Относительное содержание элементов в компонентах фаций конечных морен с березняками Прослеживается явная тенденция уменьшения концентраций химических элементов при движении от горной породы к почвам, и далее к биотическим компонентам для свинца, меди и цинка. Кадмий накапливается в почве, но далее также происходит уменьшение его содержания. Конечные морены с разнотравно-злаковой растительностью расположены в диапазона высот 2160-2170 м над у.м. Травянистая растительность представлена вейниково-кострецово-копеечниковыми фитоценозами.

Почвенный покров представлен горно-луговыми почвами. Среднее содержание гумуса в почвенных образцах колеблется от 10,6 до 12,1%. Уровень рН составил 5,16 – 5,2. В почвенном покрове происходит накопление кадмия (Кк=2,08) и рассеивание цинка (Кр=2,95), свинца (Кр=2,46) и меди (Кр=1,98). Средние концентрации исследуемых элементов в компонентах отражены в табл. 2.

Таблица 2

Среднее содержание элементов (мг/кг) в компонентах фаций конечных морен с разнотравно-злаковой растительностью на горно-луговых почвах

В растительном компоненте по сравнению с почвенным наблюдается уменьшение концентраций. Еще более низкие концентрации элементов характерны для организмов насекомых. Распределение элементов в различных компонентах фаций прослеживается на рис. 2.

Рис. 2. Относительное содержание элементов в компонентах фаций конечных морен с разнотравно-злаковой растительностью Концентрации свинца, меди и цинка последовательно уменьшаются при миграции от горной породы к биоте. Кадмий накапливается в почвенном, и затем его концентрация еще увеличивается в растительном компоненте. Данный факт можно объяснить тем, что растительность явилась фитогеохимическим барьером для этого элемента. Конусы выноса с субальпийской растительностью располагаются в диапазоне высот 2060 – 2090 м над у.м. Травянистая растительность представлена гераниево-овсяницево-вейниковым и кострецово-вейниково овсяницевым фитоценозами. Почвенный покров представлен горно-луговыми почвами со средним содержанием гумуса 9,8 – 10% и кислотностью 5,25 – 5,44. По сравнению с горной породой в почве накапливается кадмий (Кк=2,76) и рассеиваются медь (Кр=2,14), цинк (Кр=1,90), свинец (Кр=1,84).

Таблица 3

Среднее содержание элементов (мг/кг) в компонентах фаций конусов выноса с субальпийской растительностью

Вследствие миграции химических элементов идет перераспределение масс химических элементов и создается данная биогеохимическая специфичность (рис.3).

Рис. 3. Относительное содержание элементов в компонентах фаций конусов выноса с субальпийской растительностью

При анализе распределения элементов в компонентах фаций конусов выноса западной экспозиции, сложенных коллювиально-пролювиальными отложениями, прослеживаются та же закономерность, что и на конечных моренах с березняками: последовательное уменьшение содержания свинца, меди и цинка, и увеличение содержания кадмия в почве, с дальнейшим уменьшением.

Полученные результаты позволили выявить определенные особенности, характерные для данной территории. Различия между накоплением элементов в компонентах различных фаций заключаются в том, что для фаций конечных морен с разнотравно-злаковой растительностью характерно наиболее высокое фоновое содержание меди, для фаций конусов выноса с субальпийской растительностью – наиболее высокое фоновое содержание свинца, кадмия и цинка. Низкие фоновые показатели всех элементов наблюдаются для фаций конечных морен с березняками, что, вероятно, объясняется их более интенсивным накоплением в древесной растительности, образцы которой нами не были отобраны.

Биогеохимические сходства изучаемых фаций наблюдаются в следующем:

- для почвенного компонента всех фаций характерно высокое содержание гумусовых веществ;

- по щелочно-кислотным условиям почвы относятся к классу кислых;

- гумусовый горизонт является биогеохимическим барьером для кадмия, происходит снижение его интенсивности миграции, и как следствие – интенсивное накопление;

- характерна концентрация кадмия на фитобарьере;

- в почвенном компоненте всех изучаемых фаций рассеиваются цинк, свинец и медь;

- для свинца, меди и цинка характерно последовательное уменьшение концентраций при движении элементов по биогеохимической цепи от горной породы к биоте, что согласуется с литературными данными о падении концентрации элементов по мере их миграции (Криволуцкий, 1983).



Литература

Дьяченко В.В. Геохимия и оценка состояния ландшафтов Северного Кавказа: Автореф. дис. … д-ра геогр. наук. – Новороссийск, 2004.

Криволуцкий Д.А. Радиоэкология сообществ наземных животных. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 187 с.

Шальнев В.А., Конева В.В. Внутриландшафтная дифференциация насекомых высокогорного долинно-ледникового экотона (на примере реки Птыш) // Материалы 51-й научно-методической конференции «Университетская наука – региону» (апрель 2006). – Ставрополь.