Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Биогеохимическая индикация элементарных ландшафтов побережий Белого и Баренцева морей

ВАК РФ 11.00.01, Физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

Текст научной работыДиссертация по географии, кандидата географических наук, Куликова, Елена Евгеньевна, Москва

Московский педагогический государственный университет

На правах рукописи

Куликова Елена Евгеньевна

Биогеохимическая индикация элементарных ландшафтов побережий Белого и Баренцева морей

11.00.01 - физическая география геофизика и геохимия ландшафтов

Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук

Научный руководитель:

доктор географических наук, профессор, заслуженный деятель науки Российской Федерации В.В.Добровольский

Москва, 1999 год

\

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение........................................................................................................................................................................................................4

Глава 1. Физико-географический очерк берегов Севера европейской России (Белого и Баренцева морей).................................................... 7

1.1 Геолого-геоморфологические особенности побережий и

берегов Белого моря и юго-восточных берегов Баренцева моря..... 7

1.2 Климат и гидрологическая характеристика Белого и Баренцева морей................................................................................................

Глава 2. Методика исследований................................................................ 24

2.1 Полевые исследования..............................................................................................................................24

2.2 Отбор образцов почв и растений..................................................................................................28

2.3 Измерение фитомассы зональных и прибрежных растительных группировок..............................................................................................................................................................................29

2.4 Подготовка и анализ почвенных и растительных образцов..................30

2.5 Обработка аналитических данных............................................... 32

Глава 3. Береговые экотопы - элементарные ландшафты берегов. Ландшафтная дифференциация побережий Белого, и Баренцева

морей......................................................................................................................33

3.1 Элементарный ландшафт приливно-отливной полосы..............................35

3.2 Элементарный ландшафт полосы приливов..............................................................40

3.3 Засоленные олуговелые болота....................................................................................................45

3.4 Элементарный ландшафт водорослево-перегнойного вала................53

3.5 Элементарный ландшафт зоны пляжа................................................................................61

3.6 Элементарный ландшафт дюн и песчаных наносов........................................68

3.7 Элементарный ландшафт приморского берегового склона..................77

3.8 Приморские элементарные ландшафты............................................................................87

3.8.1 Элементарные ландшафты приморских разнотравно-злаковых лугов и индикационное значение их растительности.................. 88

3.8.2 Элементарные ландшафты приморских кустарничковых

тундр и индикационное значение их растительности.......................... 91

3.8.3 Элементарные ландшафты и индикационное значение растительности приморских кустарниковых группировок........................... 96

3.8.4 Элементарные ландшафты приморских березовых криволе-

сий........................................................................................................................................................................................................98

Глава 4. Биогеохимические особенности растений прибрежной зоны , Белого и Баренцева морей................................................................

4.1 Особенности химического состава растений приливно- ^^ отливной полосы...................................................................................

4.2 Особенности химического состава растений границы приливов 104

4.3 Особенности химического состава растений засоленных олуго- _ ,

с 106

велых болот......................................................................................

4.4 Особенности химического состава растений водорослево-пере-тойного вала.................................................................................... И**

4.5 Особенности химического состава растений пляжа..................... 115

4.6 Особенности химического состава растений дюн и песчаных ^g наносов.................................................................................................

4.7 Особенности химического состава растений приморского берегового склона.....................................................................................

4.8 Особенности химического состава растений элементарных ландшафтов приморья, переходных к зональным..............................

4.9 Результаты учета фитомассы......................................................... 127

Выводы............................................................................................................... 131

Литература......................................................................................................... 133

Приложение....................................................................................................... 146

ВВЕДЕНИЕ

Побережья северных морей Европейской России по сравнению с Балтийским морем и морями Зарубежной Европы почти не изучены как особые, дифференцированные на отдельные элементарные ландшафты, комплексы. Отдельным компонентам ландшафта - рельефу, геоморфологии берегов, их типологии и классификации посвящены работы Каплина П.А. (1962, 1973, 1991), Леонтьева О.К.(1961, 1975), Лукьяновой С.А., Сафьянова Г.А. и др. Ряд работ посвящен геологии морей (Невесский E.H., 1967, 1977, Дибнер В.Д., 1970, 1978, Суздальский О.В., 1974 и др.). Подробно изучен почвенный покров европейского Севера России (Ливеровский Ю.А, 1939, 1965, 1983, Игнатенко И.Б.,1970 и др.), и растет интерес к почвенному покрову побережий северных морей (Шляхов С.А., 1994, Цейц М.А., 1994 и др.), растительность севера России изучена Перфильевым И.А., 1934, 1936, Городковым Б.Н., 1935, 1956, Александровой В.Д., 1971,1977; Нориным Б.Н., 1979, 1994; Ребристой О.В., 1977; Раменской М.Л., 1974, 1982; Андреевой В.Н., 1982; Сергиенко В.Г., 1986; Юрцевым Б.А., 1988, 1991; Сафроновой И.Н., 1990 и др.). Изучению приморского растительного покрова в пределах конкретных территорий посвящены работы Александровой В.Д., 1956, Леллепа Э., 1964, Вехова В.Н.,1969, Сергиенко В.Г., 1975,1978 и др., но лишь немногими авторами-исследователями уделялось внимание береговым и приморским ландшафтам как комплексам, возникшим на контакте географических сред и отражающим определяющее воздействие моря на прилегающую сушу (Добровольский В.В., 1986, 1989, 1994, 1995, Козаренко А.Е., 1989).

В большом числе работ специфическая растительность элементарных ландшафтов прибрежной зоны отмечается как приморская, но уделялось внимание их эколого-морфологической характеристике в работах Цинзерлинга Ю.Д.,1932, 1934, Лескова А.И., 1936, Корчагина A.A., 1937, 1968, Матвеевой Е.П., 1963, 1971, Бреслиной И.П.,1981, Сергиенко Л.А.,1989, и все же закономерности размещения в прибрежной зоне особых эколого-морфологических группировок с учетом комплекса факторов и, в первую

очередь, степени и форм воздействия моря, для северных прибрежий изучены недостаточно.

Один из видов растительного покрова - приморские олуговелые болота (марши) рассмотрены А. П. Шенниковым (1935, 1941) в работах по луговедению. Подробную характеристику растительных ассоциаций их размещение по профилю морских террас Чешской и Мезенской губы была дана

A.A. Корчагиным (1937) в дальнейшем на основе собственных литературных данных им была проведена ботанико-географическая классификация приморских лугов СССР. Изучение растительности прибрежной полосы морей европейского севера России проводилось на территории Кандалакшского заповедника и берегах Кандалакшского залива (Бреслина И.П., 1981, Вехов

B.Н., 1969 и др.).

Смена ландшафтных условий от уреза моря и распространение отдельных элементарных ландшафтов в прибрежной зоне подчеркивается особенностями растительного покрова, в котором четко прослеживается деление на растительные группировки, специфические по эколого-морфологическому облику. Необходимо отметить, что термин «растительная группировка» применяемый в фитоцинологических исследованиях «... употребляется для любых (фитоценотически ассоциированных и неассоциированных) сочетаний растений на определенной площади» (Норин Б.Н., 1970, стр. 170). В данной работе этот термин используется нами как единица структуры растительного покрова применительно к его конституционной (Работнов Т.А., 1965) или морфологической структуре (Мазинг В.В., 1966, Трасс Х.Х., 1968) без учета взаимосвязей между компонентами растительности, так как большая часть прибрежных группировок монотипна и, в следствии этого, подобно пятнистым тундрам, можно говорить о «слабости или отсутствии фитоценотических взаимоотношений между ними» (Норин Б.Н., 1970, стр. 171).

Для обозначений подобных сочетаний нами использован термин «экотоп», как наиболее четко характеризующий взаимодействие компонентов элементарного ландшафта, отраженная в эколого-морфологическом облике и размещении элементов растительного покрова. Термин «экотоп» был впервые

употреблен Высоцким Г.Н. (1915) как местообитание и считается близким к термину биотоп, который возник позже и в дальнейшем используется в биоценологии (Сукачев В.Н., 1942) и популяционной ботанике (Быков Б.А., 1953,1973) во избежание смешения этих терминов, предлагает понимать под экотопом только внешние, не относящееся к биоценотической среде условия жизни. В современной трактовке термина экотоп используется определение А.П. Шенникова (1964): «всякое сочетание абиотических экологических условий, однородное на протяжении какого-либо участка земли». В пространственно-территориальном отношении термин «экотоп» более всего соответствует понятию «элементарный ландшафт», в котором, по Б. Б. Полынову, - «...пространство, сложенное однородной почвой, должно соответствовать определенному составу растительного сообщества, однородному составу почвообразующей породы или наноса, однородному составу и состоянию приземного слоя тропосферы и одному определенному не только климату но и микроклимату»(1956, стр.494).

Глава 1

Физико-географический очерк берегов Севера европейской России.

(Белого и Баренцева морей).

Географическое положение.

Баренцево море находится между 81°52' и 66°44' с.ш. и между 16°30' и 68°32' в.д. Оно занимает площадь 1 млн. 438 тыс. км2, средняя глубина - 186 м, максимальная - 600 м (Фролов Ю.С., 1971). Баренцево море относится к шель-фовым окраинным морям, имеет несколько сильно врезанных заливов - Чешская, Печорская и Хайпудырская губы. Спецификой моря являются: большое количество островов и сложный рельеф морского дна с преобладанием больших глубин. С запада и севера шельф Баренцева моря ограничен материковым склоном, от Карского моря его отделяют архипелаг Новая Земля и желоб Святой Анны.

Положение Белого моря между 68°40' и 63°48'с.ш., и 32°00' и 44°30' в.д. отличает его от других морей Северного Ледовитого океана тем, что оно занимает более южное положение - его большая часть находится южнее Полярного круга. Белое море принадлежит к типу шельфовых внутренних морей, имеет небольшие размеры - 90 тыс.км2, средняя глубина - 60 м, а наибольшая - 330 м.

Традиционно части Белого моря носят названия: центральная - Бассейн, Горло и Воронка. Также выделяются крупные заливы: Кандалакшский, Онежский, Двинский и Мезенский. Наиболее глубоководными являются Кандалакшский залив и Бассейн. Северная часть моря - Горло и Воронка - мелководна (глубины до 50 м), что затрудняет водообмен с Баренцевым морем.

1.1. Геолого-геоморфологические особенности побережий и берегов Белого моря и юго-восточных берегов Баренцева моря.

Отдельные участки берегов Белого и Баренцева морей имеют свои собственные, исторически сложившиеся названия: северный берег Кольского полуострова - Мурманский берег, восточный - Терский или Кольский, до г.Кандалакша берег называется Кандалакшским, от г.Кандалакша до г.Кемь - Карельским, от Кеми до устья р.Онеги - Поморским (Рис.1). Далее, до мыса Ухт-Наволок берег

именуется Онежским. Южный берег Двинской губы называется Летним берегом, а от устья Северной Двины до мыса Воронова - Зимним берегом (Атлас СССР, 1983). Берга Мезенской губы носят названия Абрамовского берега и Конушинско-го, а Беломорский берег полуострова Канин называют Канинским берегом. Восточнее полуострова Канин наиболее определенно имеют собственные названия Тиманский берег - морской край Малоземельской тундры, и Печорским называют берег в районе Печорской губы. Древнее деление на берега по их внешнему облику (ХН-ХШвв.) довольно точно соответствует их современному делению на типы по генезису и стадиям эволюции береговой линии.

Мурманский берег Баренцева и Белого моря на своем протяжении сменяет сочетание фьордовых и шхерных берегов Норвегии (западная часть южного берега Баренцева моря) на менее изрезанную береговую линию (сбросовый тип), где фьорды распространены значительно реже, меньше по размерам (до 10км) (Каплин П.А., 1962). Характерной особенностью Мурманского побережья является сочетание разломов большой протяженности. Крупнейший из них отделяет территорию щита от Баренцевоморской платформы и определяет общее простирание побережья (Граве М.К., Макиевский С.И.,1966, Экман И.М.,1972), а пересекающие его - фьордовое расчленение береговой линии. Ледниково-тектонический генезис берегов подчеркивается тем, что эти берега отличаются прямолинейностью, в большинстве случаев - грабены или зоны дробления архейских пород (кристаллических сланцев, гнейсов, гранитов, гранитогнейсов), разработанные ледниками (Горелов С.К., Кудлаева А.Л., 1981). От Кольского залива до устья реки Поной невысокий берег носит следы ледниково-экзарационной обработки и сопровождается «лудами» -мелкими островами типа шхер. Местами выделяется очень ограниченное распространение абразионных берегов, где главную роль играет физическое (большей частью морозное) выветривание (Арэ Ф.Э., 1980). В очень редких случаях это уступы, гроты, волно-прибойные ниши, выработанные совместным действием волн, приливов и физической денудации (Каплин П.А.,1962). Подводный склон берега характерен резким ростом глубин, что обусловлено его сбросовым происхождением. Изобата 100 м проходит вблизи от берега (5-10 км). Приливы на Мурманском побережье в сизигии от 4 м (близ Мурманска) и до 6 м у Горла Белого моря. Материковый сток

Рис.1 Карта схема типов берегов Белого и Баренцева морей (составлена по материалам Каплина П.А. и др., 1973,1991)

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

А Берега, сформированные субаэральными и тектоническими процессами и слабо измененные морем.

ппЦ

п П

TTtf

I. Первично расчлененные:

- Ледниково-текгонического расчленения (фьордовые и фиардовые).

- Ледниково-текгонического и экза-рационного расчленения (фиардово-шхерные).

- Экзарационные и леднково-аккумулятивные (шхерные).

II. Первично-ровные :

- Сбросовые

Б. Берега, формирующиеся преимущественно под действием неволновых процессов

III. Потамогенные берега - Дельтовые

IV. Берега с приливными осушками

V. Термоабразионные

- в мерзлых четвертичных породах

VI. Абразионно-денудационные

Vs) w

- илистые (типа вттовых и марше- ртгттгтт вых) и песчаные

- у подножья абразионных уступов

В. Берега, формирующиеся преимущественно волновыми процессами

о wo

VII. Выравнивающиеся берега ¡л7^^ - абразионно-бухтовые

- абразионно-аккумулятивные бухтовые

VIII. Выровненные берега

[дмлмя] - абразионные

0000°

- абразионно-аккумулятивные

- аккумулятивные (лагунные и ли-манно-лагунные)

- аккумулятивные (пляжевые)

- аккумулятивные с отмершим клифом и причлененной морской террасой

и

очень невелик (менее 10% от общего стока в Баренцево море). Впадающие реки небольшие, горного типа, с неравномерным стоком (с весенним максимумом и минимумом осенью и зимой). Малый сток рек почти не влияет на соленость, которая в зоне Мурманского берега очень высока - 34-35%о (Добровольский А.Д., Залогин Б.С., 1965, 1982).

Терский берег находится в самой узкой части Белого моря - Горле, сложен архейскими древними породами фундамента на которых несогласно залегают осадки раннего и среднего рифея и ограничивается крупным разломом, что предопределяет ровные очертания его береговой линии. Характерным образованием является надводная аккумулятивная терраса высотой 3-4 м над уровнем прилива. Это определяет характер берега, как аккумулятивный на большей части его протяжения. На южном и юго-восточном побережье молодая терраса обычно примыкает к четвертичным морским террасам, иногда она окаймляется песчаными дюнами, а со стороны моря - пляжами (Невесский E.H. и др.,1977). Значительные приливы (от 7 м в Воронке и до Зм на западе, со скоростью движения до 250см/с) и сильное волнение обуславливают образование осушек, преимущественно песчаных. При этом запасы невелики и сосредоточены в основном на суше. Подводная часть берега до глубин 5-10 м представляет собой перемытую морену с валунной отмосткой.

Кандалакшский и Карельский берега сложены докембрийскими кристаллическими породами щита. Наиболее распространены магматические образования архейского комплекса и метаморфические породы кислого состава - гранитоиды и граниты. Подчиненные участки нижне- и среднепротерозойских пород представлены гнейсами, гранитами и осадочно-метаморфическими породами (магнетитовые кварциты, конгломераты) с высоким содержанием кремнезема, иногда полностью состоящие из кварца. Ледниковые отложения супесчаного состава образуют маломощный покров (до Юм) (Добровольский В. В., Цветкова Г.А., 1983). Тектонически северо-западный берег ограничен Кандалакшским анти-кпинорием, а Карельский берег (вплоть до Онежской губы) предопределен крупным разломом