Ю.Й. Сыстра1

Роль арктических и приполярных территорий в изучении влияния геологических факторов на живую природу (на примере Северной Фенноскандии)

Скачать *pdf

1 Горный институт Таллиннского технического университета, Таллинн, Эстония

 

 

Биологическое разнообразие зависит от климатических условий, географической широты, высоты над уровнем моря, средней годовой температуры и солнечной экспозиции. В пределах одной зоны большое влияние оказывают многие геологические факторы: геохимические особенности коренных пород и рыхлых четвертичных осадков, рельеф и ориентировка его форм по странам света, наличие миграционных коридоров и разломов как зон дробления и водотоков для подземных вод, цвет коренных пород и др. [Сыстра, 2003; Systra, 2004]. К началу 1980-х годов было установлено, что геохимия окружающей среды существенно влияет на растениеводство и животноводство, а также на здоровье людей [Thornton, 1983]. Отсутствие необходимых элементов или их излишняя концентрация вызывает нарушение нормального развития людей и домашних животных, тяжелые болезни, а в отдельных случаях даже смерть. Геохимический фон ландшафтов оказывает прямое влияние на все природные экосистемы и биологическое разнообразие в целом.

Арктические и приполярные районы Северной Фенноскандии исключительно благоприятны для изучения влияния различных геологических факторов на биологическое разнообразие. Вся живая природа формировалась здесь после таяния последнего материкового ледника около 8 тыс. лет назад, а теплый послеледниковый климатический оптимум закончился почти 5 тыс. лет назад. Северная Европа обогревается теплым течением Гольфстрим, но средняя годовая температура часто остается ниже нуля градусов. Густота населения не превышает одного человека на 1 км2. Обширные территории остаются в природном состоянии, а значительную их часть занимает безлесная горная тундра.

Основным фактором для образования в таких районах богатого биологического разнообразия является благоприятная геохимическая обстановка, обеспечивающая растительный покров всеми необходимыми химическими элементами. В конце 1950-х годов на юго-западе Англии были выявлены необычно частые случаи раковых болезней. Для изучения причин была создана межведомственная группа по прикладной геохимии, куда вошли и работающие в этом районе врачи и ветеринары. У домашнего скота также встречались отклонения от нормального развития [Webb, 1983]. Было выявлено, что для нормального развития и существования растениям и животным необходимо наличие в пище и питьевой воде определенных химических элементов. Одних из них потребуется в большом количестве, их стали называть макробиогенными. Из них построены клетки и ткани. Для растений макробиогенными являются элементы С, Н, О, N, P, S, К, Na, Ca и Mg, а для живых организмов потребуется еще Сl. Ряд других элементов необходимы для регуляции нормальной жизнедеятельности, их требуется в небольших количествах, в миллиграммах, некоторых в микрограммах. Их называют микробиогенным элементам. Вначале к ним отнесли As, В, Cl, Co, Cu, F, Fe, I, Mn, Mo, Ni, Se, Si, Sn, V и Zn [Söyrinky & Saari, 1980], а затем добавили еще Al, Ва, Br, Cd, Cr, Nb, Pb, Rb, Sr и W [Kabata-Pendias & Pendias, 2001]. Роль некоторых других элементов в живой природе еще неясна. Часть из названных элементов As, Hg, Cd, Pb, Mo, Ni, Se, Zn, F и некоторые другие уже в небольших дозах ядовиты или опасны для жизни. Во многих странах для этих элементов выработаны безопасные и предельно допустимые концентрации (ПДК) в питьевой воде и в почвах жилых и промышленных районов, сельскохозяйственных земель [Raja-arvot…, 1994].

В литературе имеется мало сведений о том, какие же должны быть самые малые концентрации, чтобы они обеспечили нормальный рост и развитие растений и живых организмов. Чувствительность растений к микроэлементам разная, но если концентрация бора в сухом весе почвы меньше 5-30 мг/кг, то дефицит испытывают практически все виды. Таких явлений нет, если содержание В не опускается ниже 10-100 мг/кг. Не возникает дефицита меди при содержании 5-30 мг/кг, молибдена при 0,2-5 и цинка при 27-150 мг/кг [Kabata-Pendias & Pendias, 2001]. Эти концентрации не превышают безопасных содержаний этих элементов в почвах Финляндии [Raja-arvot…, 1994]. Минимальная средняя суточная доза селена, например, для людей составляет 40 мкг, а при поступлении в организм дозы 800-850 мкг в день вызывает уже отравление [Himeno & Imura, 2002].

В биологии существует правило: чем разнообразнее по строению место обитания, тем более разнообразны экосистемы. Пересеченный рельеф обусловлен тектоническими движениями и экзогенными процессами, а геохимическое разнообразие зависит от состава горных пород. Роль карбонатных пород была установлена В.А. Песола еще в 1928 г . [Pesola, 1928]. Участками распространенные в Фенноскандии основные вулканиты обогащают почву всеми необходимыми металлами [Сыстра и Бахмет, 2006]. Поэтому большое видовое разнообразие отмечается там, где среди раннепротерозойских пород встречаются как доломитовые мраморы, так и основные вулканиты. Такое сочетание характеризует в Республике Карелия Куолаярвский сиклинорий, Онежскую мульду и северо-западное побережье Ладожского озера [Сыстра, 2003].

В южной части Куолаярвского синклинория, севернее 66° с.ш., в 1992 г . был образован национальный парк «Паанаярви». Богато здесь биологическое разнообразие: около 600 видов высших сосудистых растений (из них почти 70 внесено в Красную книгу Карелии), 298 видов мхов, более 440 видов лишайников, большое разнообразие птиц, рыб, водных и наземных насекомых [Разнообразие…, 2003]. Такая же природа характеризует смежный национальный парк Оуланка в Финляндии, который был создан в 1956 г . [Söyrinky & Saari, 1980]. В обоих парках произрастает много редких видов, требовательных к составам почв. Примером может служить венерин башмачок настоящий, которому для роста нужна умеренно влажная, но богатая кальцием почва. Он отсутствует в большей части Республики Карелия, а обильно растет и цветет в парках «Паанаярви» и Оуланка. Его жизнеспособная популяция (более 500 растений) прорастает на выходах Тикшозерского щелочного массива, где карбонатиты, основные и ультраосновные породы обеспечивают растение всеми необходимыми биогенными элементами.

Благоприятным фактором для растительности района Паанаярви-Оуланка является пересеченный низкогорный рельеф, с господствующей высотой Нуорунен ( 576,7 м ). На вершинах гор выше 450 м начинается безлесная горная тундра с типичными видами луазелеурия, филло-доце, плаун альпийский и др. Уникальным объектом обоих парков является водная система р. Оуланка - оз. Паанаярви - р. Оланга. Она начинается на западном склоне и протекает в глубокой долине через возвышенность Маанселькя, неся воды в Пяозеро и далее в Белое море. Система является миграционным коридором, через него происходит смешивание арктических экосистем с атлантическими. Крутой скальный уступ Рускеакаллио, высотой 60 м и длиной 500 м , на северном берегу оз. Паанаярви (глубина до 128 м ) горами защищен от холодных северных ветров. На уступе сохранились реликты растительности бывших степей, качим пучковатый, крупка серая, костенец стенной и др.

В районе Кильписъярви в СЗ Финляндии (69° с.ш.) все участки с аномально высоким видовым составом растительности связаны с палеозойскими карбонатными породами (доломиты) в нижней части надвигового покрова. Здесь находятся заповедник Малла, который образован еще в 1916 г ., охраняемые территории Саана и Анньялонья. В каждом из них, кроме доломитов, которые создают благоприятный геохимический фон, определенную роль играют высокие крутые уступы, обращенные к югу. На таких склонах произрастают многие редкие и охраняемые в Финляндии виды растении. Общее количество сосудистых растений чрезвычайно высокое и достигает 475 видов. Обычно в Северной Фенноскандии на участках, сложенных гранитоидами, число видов не превышает 320-350. Некоторое повышение количества видов наблюдается там, где породы сильно трещиноваты и дроблены. В сильно дробленых породах химические элементы становятся доступнее для растворения в воде и попадают в окружающую среду. При создании новых особо охраняемых территорий и рекультивации горных выработок необходимо учитывать геологические факторы.

Полевые работы в районе Кильписъярви были проведены в 2002-2003 гг. при финансовой поддержке LAPBIAT (грант HPRI-CT-00132) и в 2008 г. при поддержке LAPBIAT 2 (грант RITA-CT-2006-025 969). Обобщение материалов проводилось в рамках проекта Министерства просвещения и науки Эстонии SF0140093s08.

 

Литература

1. Разнообразие биоты Карелии: условия формирования, сообщества, виды / Ред. А.Н. Громцев и др. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2003. 262 с.

2. Сыстра Ю.Й. Особенности физико-географических условий формирования биоты: Геологические условия // Разнообразие биоты Карелии: условия формирования, сообщества, виды. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2003. С. 8-13.

3. Сыстра Ю.Й., Бахмет О.Н. Распространение различных типов докембрийских коренных пород в Восточной Фенноскандии и их химический состав // Разнообразие почв и биоразнообразие в лесных экосистемах средней тайги / Ред. Н.Г. Федорец. Петрозаводск: КарНЦ РАН: Институт леса; М.: Наука, 2006. С. 14-19.

4. Himeno S., Imura N. Selenium in Nutrion and Toxicology // S.Sarkar. Heavy metals in the Environment. N.Y., USA : Markel Dekker, Inc., 2002. P. 587-629.

5. Kabata-Pendias A., Pendias H. Trace Elements in Soils and Plants. 3rd ed., CRC Press, 2001.413 р.

6. Pesola V.A. Kaltsiumkarbonaatti kasvimaantieteellisenä tekijänä Suomessa (Summary: Calcium Carbonate as a Factor in the Distribution of Plants in Finland ). - Ann. Soc. «Vanamo». 1928. V. 1. 246 p.

7. Raja-arvot maan saastuneisuuden arviointiin. Ekokemin-ohje 5/94. Riihimäki. 1994. 4 p.

8. Söyrinki N., Saari V. Die Flora im Nationalpark Oulanka, Nord-Finnland // Acta botanica Fennica. 1980. V. 114. 149 s.

9. Systra Y.J. Geological Background for Biodiversity in the Eastern Fennoscandia , Estonia and Latvia // Natural and Cultural Landscapes - The Geological Foundation / M.A. Parkes (Ed.). Royal Irish Academy , Dublin , 2004. P. 73-76.

10. Thornton I. Geochemistry Applied to Agriculture // Applied Environmental Geochemistry /1. Thornton (ed.). Academic Press, 1983. P. 231-266.

11. Webb J.S. Foreword // Applied Environmental Geochemistry / I. Thornton (ed.). Academic Press, 1983. P. vii-viii.

    

 

Ссылка на статью:

Сыстра Ю.Й. Роль арктических и приполярных территорий в изучении влияния геологических факторов на живую природу (на примере Северной Фенноскандии). Геология полярных областей Земли. Материалы XLII Тектонического совещания. Том 2, 2009, с. 221-225.

 




eXTReMe Tracker

 
Яндекс.Метрика

Hosted by uCoz