Ландшафтознавство

Важливим чинником міграції речовин у ландшафті є життєдіяльність рослин. Встановлено, що практично всі хімічні елементи, що містяться в географічній оболонці, необхідні рослинам і споживаються ними. З цих елементів незамінними є лише деякі – N, P, K, s, Ca, Mg (вони споживаються рослинами у великій кількості, тому називаються макроелементами), а також Fe, Mn, Zn, Cu, Mo, B та Cl (мікроелементи – споживаються рослинами у менших кількостях). Основним шляхом надходження цих елементів до рослин є їх поглинання коренями з ґрунту, оскільки безпосередньо з атмосфери до листя рослин хімічні елементи переходять у мізерних кількостях. Корінь здобуває мінеральні речовини з ґрунту декількома способами – шляхом поглинання іонів з ґрунтового розчину, обмінного поглинання сорбованих іонів (віддає іони H+ та HCO3-, а замість них отримує іони поживних речовин), розчинення зв’язаних запасів мінеральних речовин (виділяючи органічні кислоти, корінь вивільняє з хімічно зв’язаного стану елементи, зокрема й важкі метали, а потім легко поглинає їх) та ін.

Протягом року фітоценозом поглинається значна маса мінеральних речовин, причому вона істотно залежить від типу ландшафту. Так, тундрові та лісотундрові ландшафти поглинають протягом року 21, 7 т/га азоту, тоді як степові ландшафти – 208 т/га, кальцію ландшафти тундри поглинають 8, 6, а ландшафти степу – 177 т/га. Частина цієї маси елементів (F на рис. 26) залишається у річному прирості фітомаси, а частина Fm разом із фітомасою, що поїдається травоїдними тваринами, переходить до наступного трофічного рівня і далі мігрує по трофічній мережі аналогічно потокам енергії. Частина мінеральних елементів з фітоценозу надходить до атмосфери внаслідок транспірації Т, разом із хімічними виділеннями рослин (вони називаються фітонцидами) Ph та з пилком K. З досліджень, проведених поблизу Валдайського озера, відомо, що ліс південної тайги за рік перекачує в атмосферу близько 8 т/км2 речовин, причому з пилком – 4, 7 т/км2.

Більша частина мінеральних речовин, накопичена фітоценозом протягом року, повертається до ґрунту з річним опадом Z. Ця кількість може становити 80 – 90% річної маси накопичених рослинами речовин. Завдяки цьому рослинність виконує у ландшафті важливу роль у замиканні потоків мінеральних речовин, тобто у їх організації в кругообіг). Це дає змогу ландшафтному комплексу неодноразово протягом року використовувати мінеральні речовини в продуційному процесі та утримувати їх від вимивання низхідними потоками вологи за межі кореневмісного шару ґрунту.

Антропогенна діяльність людини порушує збалансований у природних ландшафтах обіг мінеральних речовин. за рахунок цієї діяльності поверхня суходолу щорічно збагачується на мільйони тон такими елементами, як P, Ti, Cu, Mn, Zn, Pb, на десятки тисяч тон – Rb, H, Zr. Атмосферні забруднення можуть проникати безпосередньо до рослин внаслідок їх газообміну, осаду на поверхні листя та пагонах. при тривалій дії навіть невисоких концентрацій забруднень у рослин виникають хронічні пошкодження – пригнічення фотосинтезу, порушення росту, відмирання клітин тощо. Різні види рослин неоднаково реагують на атмосферна забруднення. Найбільш чутливі до них лишайники, з дерев – ялина (до дії HF, SO2, HCl), сосна (до HF, NH3, SO2), горіх (HF, NH3), береза (HCl). Стійкими вважаються туя, деякі види дубів, кленів, граб.

Потрапляючи на поверхню ґрунту, забруднюючі речовини включаються у вертикальні потоки й при цьому можуть змінити їх налагоджений механізм. Це відбувається внаслідок того, що чимало забруднюючих речовин здатні руйнувати ландшафтно-геохімічні бар’єри, або створювати нові. В останньому випадку можливе різко токсичне забруднення ґрунтів, що вкрай небезпечно для рослин. Із їх забруднення починається забруднення всієї трофічної мережі ландшафту. Причому накопичення токсичних речовин у живих організмах збільшується з кожним наступним трофічним рівнем (рис. 26). Тому навіть незначна концентрація забруднюючих речовин у рослинах може викликати токсикацію тварин вищих трофічних рівнів.

 

 Рисунок 26. Піраміда біомас (а) та концентрації забруднень (б) на трофічних рівнях (за Г. Вудвелом, 1967) :

I – IV – трофічні рівні; 1 – біомаса; 2 – логарифм концентрації забруднень.

Завдяки діяльності живих організмів забруднення залучаються до кругообігу мінеральних речовин й вивести їх з ландшафту стає вкрай складно. Однак ландшафти мають певні механізми, які дозволяють їм знешкодити забруднення, або вивести за свої межі. сукупність цих механізмів називається самоочищенням ландшафтів. Головні групи процесів, які його забезпечують пов'язані з виносом забруднень за межі ландшафтного комплексу ґрунтовими водами, вітром і з врожаєм; зв’язуванням забруднень у важкодоступні (зокрема нерозчинні) форми; розкладом токсичних речовин на сполуки та елементи, які не є небезпечними для живих організмів.

Під біопродуційним процесом у ландшафтному комплексі розуміється складна сукупність процесів, в результаті яких створюється та трансформується його органічна речовина. Цей інтегральний процес складається з утворення органічної речовини рослинами (утворення фітомаси), потоку цієї речовини по трофічній мережі