Дипломная работа: Изучение карстовых экосистем Нюксенского района

Пойменная терраса в пределах Нюксенского района местами достигает до 0,3 км ширины (деревни Красавино, Бобровское, Заболотье). Типичными для ландшафта являются подзолистые (сильно-среднеподзолистые) почвы.

На избыточно увлажненных территориях распространены в различной степени оглеенные и оторфованные сильно и среднеподзолистые и перегнойно-подзолисто-глеевые почвы, а также оглеенные и оторфованные дерново-подзолистые почвы. Значительные площади в Уфтюго-Нижне-Ергинском ландшафте занимают болотные комплексы.

В растительном покрове преобладают ельники зеленомошники с довольно большим распространением мелколиственных лесов.

Мелколиственные леса обычно являются зеленомошно-травяными и травяными, причем наблюдаются переходные типы леса от зеленомошных к травяным и к лесам заболачивающимся. Заболоченные и заболачивающиеся варианты лесов распространены на избыточно увлажненных равнинах и в межхолмных понижениях моренного рельефа. Местами распространены сосновые леса. Во флористическом составе ландшафта отмечается появление представителей сибирской флоры: пихта, лиственница, княжик сибирский.

Уфтюго-Нижне-Ергинский ландшафт представлен комплексами урочищ нормально-увлажненных плоских и волнистых плоских моренных равнин при заметном участии урочищ избыточно увлажненных моренных равнин, а также верховых и переходных болот.

Преобладают следующие урочища, занимая большую часть площади ландшафта:

1) Комплексы урочищ плоской и волнистой моренной равнины, местами абрадированной водами озерно-ледниковых бассейнов, избыточного увлажнения с еловыми и мелколиственными зеленомощными лесами, развитыми на подзолистых и дерново-подзолистых суглинистых и супесчаных почвах. Преобладают по площади урочища повышения.

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.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5