Изучение карстовых экосистем Нюксенского района

Содержание Введение

1. Физико-географические условия Нюксенского района, способствующие развитию карстовых форм

1.1 Географическое положение изучаемой территории

1.2 Геологическое строение территории

1.3 Особенности тектонического строения Нюксенского района

1.4 Рельеф Нюксенского района

1.5 Почвы

1.6 Климатические условия, благоприятствующие карстообразованию

1.7 Ландшафты территории Нюксенского района

1.8 Растительность и животный мир

2. Роль и распространение карстового рельефа в структуре ландшафта

2.1 Процесс карстообразования

2.2 Карстующиеся породы

2.3 Характеристика экосистем

2.4 Карстовые экосистемы

2.5 Карстовые экосистемы района исследования

3. Исследование карстовых экосистем

3.1 Гидрологические исследования и биохимический состав

3.2 Флора водоемов Заключение Список литературы тектонический карстовый ландшафт гидрологический

Введение

Озера, из которых временами уходит вода, связаны с карстовыми процессами (Карст — от названия плато в Югославии). Они встречаются там, где местность сложена известняками — слабо растворимыми породами, а с поверхности перекрыта ледниковыми или иными нерастворимыми породами небольшой мощности. Вода, растворяя известняки, образует в них полости, а просачиваясь сквозь нерастворимые породы, формирует воронки просасывания с поглощающими отверстиями на дне. Местное население называет их «пучинами», а научное название — поноры. Вода уходит в поноры до тех пор, пока поглощающее отверстие как пробкой не закупорит глина. Воронка заполняется водой, которая поднимается все выше, постепенно наполняя котловину озера. Проходит какое-то время (иногда несколько лет), вода размывает возникшую пробку и уходит из воронки подобно тому, как она вытекает из питьевого бачка, если открыть в нем кран. Воронки просасывания, сухие и наполненные водой, в нашей области можно встретить в тех же местах, что и исчезающие озера. Есть они и на востоке области — в Тарногском, Нюксенском, Великоустюгском районах. Изучением карстовых форм рельефа на востоке области в Нюксенском районе занимаются давно. За это время накоплен уникальный фактический и сравнительный материал по этой теме. Цель данной работы: изучение карстовых экосистем Нюксенского района. Для реализации этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Выявить морфологическую структуру ландшафта по литературным источникам.

2. Изучить и сравнить распространение карстовых форм на участке водораздела рек Сухоны, Правой Сученьги, Леваша, Б. Бобровки.

3. Провести ландшафтную съемку участка карстового района.

4. Выделить экосистемы ПТК урочищ, фаций на территории.

5.Сделать вывод о месте карстовых урочищ в морфологической структуре ландшафта на изучаемой территории.

6. Выявить влияние карста на природные комплексы.

Для реализации данных задач использовались различные методы:

1. Описательный.

Составлена характеристика морфологической структуры ландшафта по разным литературным источникам и дано описание ПТК.

2. Сравнительно — аналитический.

Проанализирована морфологическая структура ландшафта участка. Результаты работы сравниваются с данными Казаковой О. Н., Дашкевич З. В., Павловой Н. Н. (1970 г). Для доказательства того, что озера имеют карстовое происхождение, обратились к источникам, содержащим сведения по геологическому строению изучаемого района. Для этого воспользовались геологическими разрезами скважин, бурившихся на территории района в разные годы и материалами геологических изысканий при проектировании автодороги Нюксеница — Великий Устюг 1990 года.

3. Сравнительно — географический.

Использованы приёмы: наблюдение и измерение.

4. Математический.

Определены показатели плотности, коэффициента закарстованности изучаемого участка, мозаичности карстовых форм.

5.Картографический.

Проведён анализ картографического материала по району исследования и составлена схема изучаемого участка.

Актуальность работы состоит в том, что в литературе есть единичные упоминания о наличии в данной местности карстовых форм и связана с необходимостью изучения процессов карстообразования, которые происходят в настоящее время. Карстовые районы располагаются вблизи населённых пунктов, поэтому важно знать, угрожает ли им образование провалов.

1. Физико-географические условия Нюксенского района, способствующие развитию карстовых форм

1.1 Географическое положение изучаемой территории Нюксенский район располагается в восточной части Вологодской области. Первые поселения здесь были основаны более 7 тысяч лет назад. Центр района — село Нюксеница — впервые упоминается в документах в 1619 году. Сам район был образован 10 апреля 1924 года. С 23 сентября 1937 года он входит в Вологодскую область (приложение № 1).

Нюксенская земля славится своей историей и выдающимися людьми. Нюксяне считают своим земляком известного русского землепроходца Ерофея Хабарова, тесно связаны с этими местами судьбы писателя Ивана Полуянова и художника Джанны Тутунджан. Территория: 5,17 тыс.кв.км. Население: 13,5 тыс. человек.

В 1928 году Нюксенский район был переименован в Сухонский Северо-Двинской губернии с центром в селе Городищна; в следующем году он вошел в состав Северо-Двинского края.

Летом 1931 года путем слияния территорий районов Сухонского и Кокшеньгского вновь образован Нюксенский район Северного края с центром в селе Нюксеница (приложение № 2).

Изучаемые нами природные объекты находятся в восточной части Нюксенского района Вологодской области, в 50 километрах от с. Нюксеницы, в 5 километрах к востоку от посёлка Леваш и в 3 км. к юго-западу от д. Бобровское. Они сосредоточены в основном в лесах на водоразделах равнин, но есть и вдоль рек. Географические координаты: 60°28?с.ш. и 44°46?в.д (приложение № 3).

1.2 Геологическое строение территории На востоке почти вся территория Вологодской области сложена пермскими отложениями и лишь в юго-восточной части области, несколько восточнее Рослятино и Кичменгского Городка, пермские породы перекрыты отложениями триаса и юры. Триасовые отложения имеются на Сухоно-Волжском водораздельном плато и в юго-восточной части области. Они представлены глинами, песками и конгломератами, ярко окрашенными в красный, голубой и желтый цвета, что подтверждает континентальный их характер. Юрские отложения покрывают незначительную часть территории области на крайнем ее юго-востоке в Никольском районе. Коренные породы покрыты слоем четвертичных отложений, поэтому непосредственно в почвообразовании участия не принимают (приложение № 4).

Для доказательства того, что озера и провалы карстового происхождения, мы обратились к источникам, содержащим сведения по геологическому строению изучаемого района. Для этого воспользовались геологическими разрезами скважин, бурившихся на территории района в разные годы и материалами геологических изысканий при проектировании автодороги Нюксеница — Великий Устюг (участок Сельменьга — Бобровское) 1990 года.

В районе расположения озерных котловин и провалов горные породы, определяющие геоморфологию местности, представлены известняками, доломитами, гипсами, ангидритами, мергелями пермского периода. Так, верхнепермские отложения, вскрытые Бобровской скважиной (1972 год), имеют мощность 198 метров и представлены известняками, мергелями, алевритами, песчаниками с тонкими прослоями гипса.

Нижнепермские отложения мощностью 361 метр состоят из ангидрита крупнокристаллического, доломито-ангидрита с прослоями известняка и белого гипса. Аналогичные горные породы пермского возраста вскрыты буровыми скважинами в д. Бобровское (1948 год), д. Угол (1948 год), д. Вострое (1947 год). При построении профиля между Бобровской и Угловской скважинами определено, что глубина залегания перечисленных горных пород в районе расположения озер составляет от 6 до 40 метров от дневной поверхности. Предпосылкой для развития карстовых процессов является близость к дневной поверхности легко растворимых известняков, доломитов, гипсов. При растворении их поверхностными и подземными водами образуются карстовые полости (пустоты) разного размера. Когда рушится кровля над карстовыми пустотами, возникают котловины, провалы, воронки.

Признаками карстовых провалов является их воронкообразность, правильная округлая форма, маленькие размеры. Дополнительным доказательством провального происхождения данных форм рельефа служит тот факт, что на профиле, построенном между скважинами в д. Бобровское и д. Угол наблюдается достаточно спокойное погружение линий, соединяющих кровли пермских маркирующих горизонтов. Наклон таких линий на разрезе не превышает одного градуса, значит, разлома на данной территории нет, провалы не тектонического происхождения.

Так как территория сложена легкорастворимыми в воде породами (известняками, белым гипсом, песчаниками с тонкими прослойками гипса), можно предположить что на исследуемой нами местности сформировались благоприятные условия для формирования карстовых форм рельефа.

1.3 Особенности тектонического строения Нюксенского района Территория Нюксенского района расположена на северо-западе Русской плиты, для которой характерно блоковое строение кристаллического фундамента. Лежит в пределах Сухонского мегаблока земной коры. В рельефе фундамента выделяется Средне-Русский авлакоген (Рослятинская ветвь).

Авлакоген — это линейная система грабенообразных прогибов с максимальными глубинами погружения кристаллических пород свыше 4500 метров. Авлакоген ограничен с севера и юга зонами разломов, их амплитуда достигает 1000−1500м. Разломы пересекают авлакоген и в поперечном направлении (приложение № 5).

В осадочном чехле зоны Средне-Русского авлакогена распологается Солигаличско-Сухонский мегавал. Он протягивается в северо-восточном направлении от Солигалича к Рослятину и Бобровскому валу. Ширина его около 45 км., амплитуда поднятий в его пределах составляет 200−210 м Мегавал осложнен системой асимметричных валов. Бобровский вал находится на территории Нюксенского района. В нем выделяется более мелкая (локальная) тектоническая структура — Бобровское поднятие. В настоящее время структуры осадочного чехла испытывают поднятие, что способствует наряду с другими причинами оживлению карстовых процессов.

С этими движениями связан глубокий врез речных долин у притоков Сухоны, в том числе Б. Бобровки, Леваша, Правой Сученьги.

1.4 Рельеф Нюксенского района Рельеф района разнообразен, что связано с длительной историей развития. По геоморфологическому районированию Усольцевой К. И и Гаркуши В. И. Нюксенсенский район находится в пределах 3 геоморфологических районов области Московского оледенения. Север района входит в Сухонское Заволочье. Там преобладают плоские и волнистые озерно-ледниковые абразионные и аккумулятивные равнины. Относительные высоты колеблются в пределах 5 м. Формирования равнины связано с продолжительным существованием Кокшеньгско-Сухонского озерно-ледникового водоема. Его деятельность в основном сводилась к абразии. Об этом свидетельствует абразионные уступы на высотах 155−160м и маломощный покров четвертичных отложений. Водоразделы заболочены, например, на водоразделе р. Порши и Уфтюги находится болото Чуровская чисть. Самой крупной рекой является р. Уфтюга. Она течет в молодой узкой долине, заложившейся в микулинское время в связи с поднятием Сухонского вала. Ширина долины составляет 800−1200м, глубина вреза от 25 до 45 м, ширина русла 40−60м. Характерны высокие террасы: У-30−35м, 1У-25−28м, III-20−24м над урезом воды. Их высоты увязываются с террасами р. Сухоны и своим образованием обязаны глубинной эрозии реки в связи со спадом уровня Сухонского озерного бассейна. Более низкие террасы 2-высотой 15−18м, 1- 10−12м, а также высокая (5−7м) и низкая (2-Зм) сформировались при изменении направления течения р. Сухоны на современное (приложение № 6).

Центральная часть Нюксенского района относится к Сухоно-Югской низине. Преобладающим типом рельефа являются аккумулятивные и абразионно — аккумулятивные озерно — ледниковые равнины (приложение № 7).

Абразинно-аккумулятивные равнины возникли в результате абразионной деятельности озерно-ледниковых водоемов, образовавшихся после таяния Московского ледника. На перемытой морене лежит прерывистый покров озерно-ледниковых песков и супесей. Более широко распространены аккумулятивные озерно-ледниковые равнины. Сложены песчаными и глинистыми осадками. В пределах равнин развита биогенная аккумуляция. Болота распространены по обоим берегам Сухоны. Самое крупное Кондасское болото.

По мере понижения уровня приледникового водоема и поднятия в районе Солигаличско-Сухонского мегавала начинается усиленное врезание Сухоны.

На склонах долины формируются локальные эрозионные цокольные террасы высотой 24−25м, 29−32м, 40−45м, 50−55м. Глубина вреза долины составляет 55 — 60 м, к району Опок возрастает до 70−80м. Склоны долины иногда обрывистые с обнажениями четвертичных, а к востоку верхне — пермских пород. Участок Сухоны в пределах Нюксенского района некогда являлся водоразделом двух водотоков, текущих на запад и восток. Ширина долины р. Сухоны в районе прорыва 200−300м, а притоки отличаются глубокими, часто У-образными долинами.

Юг района приурочен к Кичменгской волнистой моренной равнине. Абсолютные отметки ее от 150 до 231 м. Относительное превышение до 3−4м, изредка до 5 м. Местами поверхность моренной равнины осложнена холмами.

В бассейне р. Городишны встречаются погребенные краевые образования московского ледника: подножья холмов скрыты песчаными водно-ледниковыми отложениями (около д. Андроново).

1.5 Почвы района Наиболее распространенной почвообразующей породой в Нюксенском районе является морена, поэтому преобладают суглинистые и глинистые почвы. В зависимости от содержания карбонатов в изучаемом районе преобладает бескарбонатная морена, а самые плодородные почвы формируются там, где материнские породы карбонатны (приложение № 8).

На водно-ледниковых равнинах формируются песчаные и супесчаные почвы, легко промываемые и не накапливающие питательных веществ в верхних горизонтах. В переувлажненных и заболоченных местах образуется торф, на котором развиваются болотные почвы, содержащие много неразложившихся или плохо ложившихся растительных остатков.

Влияние климата на процесс образования почв проявляется в первую очередь через избыточное увлажнение. В глинистых и суглинистых почвах влага застаивается, что приводит к снижению их плодородия. Песчаные и супесчаные почвы, наоборот, промываются. При этом органические вещества вымываются из горизонтов, и почва тоже теряет свое плодородие. Влияет на почвообразование длительное промерзание почв в зимнее время, когда жизнь почвенных организмов, участвующих в образовании перегноя, замирает.

Листовой опад, отмирающие травы и моховой очес «поставляют» необходимое для почвообразования органическое вещество. Под влиянием кислот, которые образуются при разложении хвои, минеральные соединения растворяются и вымываются в нижние горизонты почв. Почвенные микроорганизмы разрушают сложные органы соединения до простых минеральных солей, обеспечивая растения элементами питания.

Рельеф на образование почв оказывает косвенное влияние. На повышенных участках местности, где грунтовые воды залегают глубоко, влажность почв становится меньшей, а в понижениях рельефа, близости грунтовых вод, часто наблюдается заболачивание. На крутых склонах быстрее идет почвенная эрозия, а на выровненных участках — аккумуляция смытых почв. Почвы южных теплее, чем почвы северных склонов.

По общим природно-географическим особенностям, типам преобладающих почв, химическим свойствам, плодородию, а также эффективности мелиоративных мероприятий Нюксенский район выделен в почвенно-агрохимический округ: Тарногско-Никольский (приложение № 9).

В почвенном покрове под лесами доминируют сильноподзолистые, а под пашней, лугами — дерново-сильноподзолистые, в центральной и южной — суглинистые почвы. Среди пахотных угодий на покатых и пологих склонах выделяются участки дерново-подзолистых смытых почв. Особенно распространены эродированные почвы по склонам рек. На слабодренированных участках местности встречаются подзолистые и дерново-подзолистые глееватые почвы. Однако болотные почвы имеют незначительное распространение. Более половины пахотных почв имеют высокую кислотность. Содержание гумуса в пахотном слое не превышает 2%. Очень бедны почвы подвижным фосфором. По количеству обменного калия пахотные почвы неоднородны: на большей части территории почвы со средним и повышенным содержанием калия. Однако в округе имеются площади дерново-подзолистых песчаных и супесчаных почв, бедных калием.

Главным почвообразовательным процессом в Нюксенском районе, лежащем таежной зоне, является подзолообразование. В хвойном лесу ежегодно накапливаются отмершая хвоя, ветки и сучья, которые создают лесную подстилку. Они разлагаются грибками, в результате жизнедеятельности которых образуется большое количество органических кислот. Кислоты проникают в верхние слои почвы и воздействуют на частицы минералов, делая подвижными соединения кальция, магния, железа, алюминия и других химических элементов. Все они вымываются их верхних горизонтов в нижние. Не поддаются воздействию органических кислот и не выносятся в нижнюю часть профиля почв только соединения кремнезема. Подзолистые почвы обладают очень низким естественным плодородием (имеют высокую кислотность, небольшое содержание гумуса, фосфора, калия). Так постепенно в верхней части почвенного профиля формируется подзолистый (белесый, палевый, светло-серый) горизонт разной мощности. Ниже его за счет проникновения из верхних горизонтов соединений железа, алюминия развивается бурый горизонт вмывания.

Дерновые почвы в районе имеют ограниченное распространение, на юге и востоке дерново-слабоподзолистые, так как формируются под травянистой растительностью, в местах неглубокого залегания карбонатных моренных отложений. Образуются они в процессе накопления гумуса и минеральных веществ в верхней части почв. Почвы дернового типа относятся к наиболее плодородным в области.

В результате совместного проявления подзолистого и дернового процессов и формируются дерново-подзолистые почвы. Это происходит также при сведении леса, когда на его месте возникают суходольные луга; в данном случае подзолистый процесс сменяется дерновым и из подзолистой почвы постепенно образуется дерново-подзолистая.

Таким образом, дерново-подзолистые почвы могут образоваться в результате как попеременного, так и совместного воздействия подзолистого и дернового процессов. Гумусовые вещества типа гуминовых кислот закрепляются в гумусовом горизонте, а их более подвижные фракции типа фульвокислот оподзоливают подгумусовый горизонт. В дифференциации профиля дерново-подзолистых почв определенное участие имеет процесс лессиважа, а в поверхностно-оглеенных — элювиально-глеевый процесс.

Даже при длительном развитии травянистой растительности под пологом леса в подзолистой почве обычно не накапливается большого количества гумуса и питательных веществ. Это связано с тем, что дерновому процессу противостоит подзолистый, который хотя и слабо проявляется, но полностью не снимается под травянистыми или тем более под мохово-травянистыми лесами. Органические остатки травянистых растений, выросших на бедной подзолистой почве, содержат сравнительно мало зольных элементов и азота, кроме того, дополнительно обезволиваются при промывании почвы осадками.

Дерново-подзолистые почвы развиваются на водоразделах, там, где луговая растительность сменила лесную, или же под разреженным пологом мелколиственных лесов. Распространены повсеместно, формируются в подзоне тайги в условиях нормального увлажнения под елово-лиственными лесами с развитым травяным покровом.

Для дерново-подзолистых почв характерно наличие трех горизонтов, различных по окраске, физическим, агрохимическим и биологическим свойствам. Верхний горизонт (перегнойный) темноокрашенный; в нем накапливается органическое вещество-гумус. В зависимости от количества и качества гумуса горизонт имеет оттенки от светло — до темно-серого.

Ниже перегнойного горизонта залегает подзолистый горизонт, осветленный, белесый, напоминающий древесную золу. Очень беден элементами пищи растений, гумусом, глинными минералами и состоит преимущественно из частиц кремнезема. Он имеет кислую реакцию, и в нем почти нет полезных микроорганизмов.

За подзолистым следует горизонт вмывания (иллювиальный). В нем идет накопление окислов железа, алюминия, марганца и других веществ, вымытых из верхних слоев почвы, он характеризуется высокой плотностью, более тяжелым механическим составом, имеет плитчатую структуру. Цвет его бурый, красноватый или желтый. Здесь развиваются анаэробные бактерии, которые способствуют образованию закисных соединений. Мощность 30−70 см.

На глубине 90−150 см иллювиальный горизонт постепенно переходит в плотную, красно-бурого, желтого или палевого цвета материнскую породу, из которой образовалась почва. Материнская порода определяет механический и химической состав почвы, а также степень ее оподзоленности и другие свойства.

Строение профиля этих почв:

А₀ — лесная подстилка, состоящая из опада хвои, остатков деревьев, кустарников и мхов, находящихся на разных стадиях разложения. Внизу этот горизонт постепенно переходит в рыхлую массу грубого гумуса, в самом низу частично смешанным с обломочными минералами. Мощность горизонта от 2−4 до 6−8 см. Реакция лесной подстилки сильно кислая (рН =3,5−4,0). Ниже по профилю реакция становится менее кислой (рН увеличивается до 5,5).

А₂ — элювиальный горизонт (горизонт вымывания), из которого в нижние горизонты вынесены все более или менее подвижные соединения. В этих почвах этот горизонт называется подзолистым. Песчаный, легко рассыпающийся, вследствие вымывания бледно-серого, белого цвета. Несмотря на небольшую мощность, этот горизонт выделяется в почвенном профиле благодаря цвету.

В — ярко коричневый, ржаво-бурый иллювиальный горизонт, в котором преобладает вмывание, т. е. осаждение соединений тех химических элементов и мелких частиц, которые были вымыты из верхней части почвенной толщи. С глубиной в этом горизонте убывает ржаво-бурый оттенок и переходит в почвообразующую породу. Мощность 30−50 см.

С — почвообразующая порода, представленная песком, щебнем и валунами.

1.6 Климатические условия, благоприятствующие карстообразованию Огромное влияние на климат района оказывают особенности атмосферной циркуляции свойственной северной половине Русской равнины.

Воздушные массы имеют качество и свойства той среды, над которой они формируются. Над снегами и льдами Арктики образуются воздушные массы, отличающиеся низкими температурами, малой влажностью и значительной прозрачностью. Это континентальный арктический воздух. В наш район он приходит обычно со стороны Новой Земли и Карского моря, которое значительную часть года покрыто льдами. Воздух, приходящий из областей, примыкающих к Гренландии и Шпицбергену, называют морским арктическим. Его свойства иные, нежели у континентального арктического воздуха: образуясь над открытыми водными пространствами, он становится влажным и менее устойчивым.

В Нюксенском районе преобладают континентальные и морские воздушные массы умеренных широт. Если зимой территория района находится под воздействием континентального воздуха умеренных широт, который приходит в виде юго-западного потока с «оси Воейкова» (ось Воейкова — полоса высокого давления, образующаяся в зимнее время как западный отрог Сибирского антициклона и проходящая в пределах Европейской части России, примерно, вдоль 50° северной широты.

Холодный и тяжёлый воздух с оси Воейкова оттекает на север и на юг, отклоняясь при движении вправо), то устанавливается довольно холодная, морозная погода. Температура воздуха может опускаться в таких случаях до — 15, -20° (приложение № 11).

При вторжении морских воздушных масс с Атлантического океана картина меняется. Так как воды океана; зимой теплы, то и температура воздуха выше температуры континентального воздуха умеренных широт. Поэтому вторжения морского воздуха вызывают изменения погоды в сторону потепления и увлажнения: устанавливается мягкая пасмурная погода, со слабыми снегопадами, иногда с туманом. Нередко приток таких воздушных масс в зимний период вызывает длительные оттепели и при мощных, часто повторяющихся вторжениях может обусловить довольно теплую, хотя и неустойчивую зиму. Примером может быть зима 1948/49 гг.

Вследствие положения района, в зимнее время довольно часты также вторжения холодных масс арктического континентального воздуха с севера и северо-востока. В таких случаях температура воздуха может понизиться до —30, —35° и неустойчивая погода сменяется ясной, морозной.

Летом влияние атлантических циклонов ослабевает, и решающее значение приобретает континентальный воздух умеренных широт, формирующийся на месте или приносимый из сопредельных областей. Устанавливается теплая, но не жаркая погода с кучевой облачностью и дождями местного происхождения; такая погода обычна для нашего лета, если не наблюдается поступлений инородных воздушных масс. В случае же проявления циклонической деятельности с Атлантики, которая сказывается и летом, наступает похолодание, становится пасмурно, иногда идёт дождь. В отдельные годы летние циклоны проходят над территорией района часто, создавая длительные периоды ненастья.

Иногда в тёплое время года из далёкого Казахстана и Прикаспия в район проникают субтропические воздушные массы, вторжение которых сопровождается жаркой, сухой погодой с резкими поднятиями температуры до 30°. Лето в пределах района умеренно-теплое и достаточно влажное, но, как и зима, отличается сравнительной неустойчивостью погоды вследствие частых вторжений воздушных масс с Атлантического океана.

Климат Нюксенского района имеет много общего с климатом других районов Вологодской области, может быть отнесён к умеренно-континентальному.

Во все сезоны года преобладают ветры с западной составляющей (повторяемостью 52%), Это свидетельствует о преобладании атлантического воздушного потока, с которым зимой связана влажная пасмурная погода, а летом — облачная и прохладная. Второе место занимают ветры с восточной составляющей, повторяемость которых 23%.

В зимнее время в районе наиболее часты ветры юго-западного направления, а летом — северо-западных румбов. Безветренных дней в пределах района бывает очень мало — 50 в году, но сильные шквалистые ветры у нас тоже редки, преобладают слабые и средней силы со скоростью 3,2−3,7 м/сек. Известно, что особенная нужда во влаге испытывается в мае (для яровых) и в октябре (для озимых). В эти месяцы осадков выпадает мало.

В среднем годовом выводе величина относительной влажности достигает 79,3%, причём максимальной величины достигает в ноябредекабре, минимальной в мае-июне. Такой ход относительной влажности показателен для полосы южной тайги. Для Нюксенского района, так же как и для некоторых других районов севера, в весенне-летний период наблюдаются три волны холода: первое понижение температуры приходится на середину мая (15−20), второе — на конец мая (25−30), третье — на начало июня (5−15). В среднем же весенние заморозки бывают до 21 мая, а осенние — с 17 сентября.

Климатические условия местности благоприятствуют условиям карстообразования. Исследуемые нами природные объекты расположены в северных широтах Вологодской области, в Нюксенском районе, который относится к влажной лесной зоне с умеренно континентальным климатом.

Для него характерна умеренно холодная зима, короткая весна снеустойчивыми температурами, умеренно теплое короткое лето, продолжительная холодная осень.

Таблица 1. Средние многолетние показатели климата Нюксенского района Вологодской области

По данным Нюксенской метеостанции средняя месячная (дневная) температура самого холодного месяца января в п. Леваш — 13°, самого тёплого месяца июля +18°. Абсолютная минимальная температура воздуха -50°, зафиксирована в поселке Леваш 31.12.1978 г., абсолютная максимальная температура воздуха +36° отмечена 30.06.1991 г. (приложение № 11).

Средняя дата образования устойчивого снежного покрова — 12 ноября, средняя дата схода снежного покрова — 23 апреля. Продолжительность зимы 165 — 170 дней. Средняя высота снежного покрова 53 см. Глубина промерзания почвы 50 — 60 см. Среднее годовое количество осадков колеблется от 600 до 700 мм.

Максимальное количество осадков выпадает летом — 222 мм. Зимой -135 мм. Весной -121 мм. Осенью — 190 мм. Осадки в виде снега — ноябрь, декабрь, январь, февраль, март. Остальное время — в виде дождя. Наблюдается интенсивный промывной режим. Осадков выпадает больше, чем испаряется. Увлажнение избыточное. Коэффициент увлажнения больше единицы. Высчитываем по формуле:

Где О — годовое количество осадков в мм, И — испаряемость в мм. Выпавшие осадки просачиваются в почвогрунты, достигают карстующихся пород, проникают в их трещины и происходит процесс растворения горных пород. Трещины увеличиваются в размерах и в дальнейшем происходит обрушение кровли карстующихся пород.

1.7 Ландшафты территории Нюксенского района Данная территория относится к нижнесухонскому озерно-ледниковыму и моренному низменный среднетаежному ландшафту Ландшафт расположен в пределах Тарногского, Нюксенского и Великоустюгского районов (приложение № 12).

Коренные отложения ландшафта — переслаивающиеся глины, алевролиты, мергели и известняки пермского возраста — обнажаются в долинах реки Сухоны и ее притоков. С поверхности местность сложена четвертичными песками, супесями и суглинками. В рельефе преобладают абразионно-аккумулятивные озерно-ледниковые равнины, реже волнистые ледниковые равнины, расчлененные долинами малых рек, ручьев и логами с крутыми уступами высотой до 20 метров.

Территория ландшафта отличается относительно густой речной сетью (0,45 км/км²) и преобладанием рек с малым падением, но с извилистыми руслами и разработанными террасированными долинами. Поймы часто заболочены, имеют множество стариц, находящихся на разных стадиях зарастания. В ландшафте происходили значительные естественные перестройки гидросети и границ бассейнов, поэтому реки Сухона, Ерга и Уфтюга глубоко (30 — 70 м) врезаются в коренные отложения и протекают в узких каньонообразных долинах шириной до 0,5 километра. В связи с молодостью речной сети в западной части ландшафта долины рек не имеют выработанного профиля равновесия. В руслах рек часты пороги и перекаты, русловой аллювий маломощен, а на реке Сухоне часто отсутствует. Река Сухона здесь протекает в зоне прорыва, соединившей две реки, одна из которых имела сток в Кубенское озеро, другая — в Северную Двину.

На территории ландшафтного района развиты среднеподзолистые супесчаные и песчаные почвы под еловыми и березовыми лесами. Надпойменные террасы занимают сосновые боры.

Доминируют урочища озерно-ледниковых равнин с хвойными и мелколиственными лесами на подзолистых почвах. Реже встречаются ледниковые равнины, эрозионные долины рек, карстовые формы рельефа. В пределах ландшафта сформировались уникальные для области урочища «Опоки» и «Стрельна» с каньонообразными долинами рек, в береговых обрывах которых обнажены пермские и четвертичные отложения.

Территория Нюксенского района входит в состав Двинско-Сухонской ландшафтной области, Нижне — Сухонского ландшафтного района. Вид ландшафта: низинный, озерно-ледниковый, суглинистый, с урочищами волнистых моренных равнин (Г.А. Воробьев, 1993 г). По О. Н. Казаковой, З. В. Дашкевич и Н. Н. Павловой территория Нюксенского района входит в состав Сухоно Двинско — Мезенской области, таежной провинции, среднетаежной подпровинции, Уфтюго-Нижне-Ергинского ландшафта.

Характерно эрозионное расчленение территории, где помимо хорошо разработанных речных долин, развита и овражно — балочная сеть. Речная долина р. Сухоны имеет серию террас (3 надпойменных и одну пойменную).

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 — 11 443, 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 (эпии 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.