Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Проблема картографического отображения экологических и динамических характеристик растительных сообществ 8
1.1. Отражение экологических связей растительных сообществ 8
1.1.1.Экологические связи на универсальных геоботанических картах 8
I.1.2.Специальные (прикладные) карты, отражающие связь растительности со средой 14
Индикационные карты 14
1.1.3 Экологические (корреляционные) карты растительности 17
1.2.Отражение динамики растительного покрова 27
1.3. Отражение структуры растительного покрова на картах 33
Глава 2. Физико-географическая характеристика территории исследования 42
Глава 3. Карты топологического уровня размерности (крупно-и среднемасштабные экологические карты растительности) 62
3.1. Крупномасштабные карты 62
З.1.Х.Экологические связи растительных сообществ картографируемых участков 62
3.1.2.Динамика растительных сообществ 58
3.1.3.Методика составления карт 70
3.1.4.Способ изображения экологических и динамических характеристик растительного покрова на картах 71
3.1.5. Специфика легенд и карт разных ключевых участков 74
3.2. Среднемасштабная карта растительности полуострова Бузачи 85
3.2.1.Особенности построения легенды 85
3.2.2.Построение контурной основы карты с использованием космофотоснимка 88
3.2.3. Структура легенды и изобразительные средства 93
3.3. Анализ экологических карт растительности . 95
3.3.1.Разнообразие местообитаний и структура растительного покрова 95
3.3.2.Отражение на картах неотектонических особенностей территории 102
3.3.3. Сельскохозяйственное использование территории ИЗ
Глава 4. Карты субрегионального уровня размерности (мелкомасштабные экологические карты растительности) 121
4.1. Единицы картографирования. Ведущие факторы дифференциации растительного покрова - 121
4.2.Методика составления мелкомасштабных экологических карт с использованием космофотоснимков. 135
4.3. Структура легенд и изобразительные средства. 149
4.4.Анализ карт 152
4.4.1.Выявление ботанкко-географических рубежей на экологических картах 152
4.4.2.Индикационные и прогнозные возможности использования карт 156
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 166
Список использованной литературы 170
Приложение: I) Экологические карты растительности отдельных участков Западного Казахстана
2) Список латинских названий растений, упоминаемых в тексте
- Отражение экологических связей растительных сообществ
- Физико-географическая характеристика территории исследования
- Крупномасштабные карты
- Единицы картографирования. Ведущие факторы дифференциации растительного покрова
Введение к работе
Все более интенсивне воздействие человека на окружающую среду поставило на повестку дня задачу рационального использования природных ресурсов при одновременной разработке мер по их охране. Актуальность проблемы и необходимость концентрации усилий исследователей на ее решении зафиксированы в решениях ХХУІ съезда КПСС и последующих пленумов ЦК КПСС. В связи с этим большое внимание уделяется мониторингу и прогнозу антропогенных изменении природной среды, которые должны быть основаны на глубоком изучении взаимосвязей между компонентами ландшафта, в том числе связей растительных сообществ и экологических условий.
Один из важнейших методов анализа связей растительности с природными условиями - геоботаническое картографирование. В настоящее время усиливается внимание к разработке способов отражения на карте растительности в единстве с природной средой. Увеличивается роль характеристик среды в легендах универсальных карт, создаются специальные карты, отражающие связь растительных сообществ с теми или иными компонентами ландшафта - индикационные и фитоэкологические (корреляционные). Принципы составления индикационных карт хорошо разработаны благодаря работам С.В.Викторова, Е.А.Востоковой, д.Д. Вышивкина. На экологических картах растительности находит отражение растительность в совокупности с условиями местообитания, т.е. прослеживаются корреляционные связи между растительностью и основными условиями среды. Этих карт составлено немного (Лукичева, 1963, Исаченко, 1965, Атаев и др., 1977; Букс, 1977, Швергунова и др.,1977, Пашкова, Федорова, 1980), их сопоставление показывает, что для разных территорий выбираются различные ведущие факторы, структура и динамика растительности отражаются различно. В настоящее время принципы построения легенд и требования к экологическим картам растительности находятся в стадии разработки.
Потребность в таких картах ощущается в связи с разработками мероприятий по рациональному использованию природных ресурсов, при прогнозе антропогенных изменений природной среды, при освоении новых территорий и т.п.
Цели исследования - выяснение факторов дифференциации растительного покрова аридных областей, особенностей экологических связей растительных сообществ и их динамики, разработка методов их картографического отображения.
В процессе исследования решались следующие задачи: выявление ведущих факторов, определяющих дифференциацию растительности на разном уровне размерности; оценка специфики экологических связей и установление природных процессов, определяющих динамику растительного покрова в разных условиях; выявление единиц картографирования при составлении экологических карт разных масштабов; разработка принципов построения легенд и выбор изобразительных средств, наиболее наглядно отражающих заложенную в карты экологическую информацию; определение возможностей использования космофотосним-ков при построении экологических карт растительности среднего и мелкого масштабов.
Поставленные задачи решались путем составления серии экологических карт растительности разных масштабов - крупного, среднего и мелкого - на территорию Западного Казахстана.
Крупномасштабные карты на 3 ключевых участка и средне-масштабная карта полуострова Бузачи были построены по материалам полевых исследований автора, проводившихся с 1976 по 1980 г.г. в составе экспедиции ie II Всесоюзного объединения "Аэрогеология". Полевые работы, проводившиеся по общепринятой методике индикационных геоботанических исследований (Викторов, Востокова, Вышивкин, 1962; Воронов, 1973), включали маршрутные обследования территории, геоботаническое описание пробных площадей с отбором почвенных проб на анализ механического состава и засоленім, взятием проб грунтовой воды на определение солевого состава и степени минерализации. В работе использованы 390 геоботанических описаний, результаты анализов 252 почвенных образцов, 180 проб грунтовой воды, геоботанические профили, данные о глубине залегания грунтовых вод.
При составлении мелкомасштабных карт на территорию Урало-Эмбинского междуречья и на побережье Каспийского моря (в пределах СССР), помимо полевых материалов, использованы литературные данные, опубликованные карты и материалы, предоставленные автору доцентом Е.Г.Мяло и старшим научным сотрудником И.Н.Горяиновой. Построение контурной основы карт осуществлялось с помощью аэрофото- и космофотоснимков.
Научная новизна работы. Впервые составлена серия экологических карт растительности разных масштабов на часть территории Западного Казахстана. Проведен анализ корреляционных экологических связей растительность - условия местообитания. Обоснованы факторы дифференциации растительного покрова, имеющие значение при составлении карт разных масштабов. Выявлены ведущие экологические факторы и динамические тенденции, свойственные растительности разных типов аридных территорий. Проведена оценка возможностей использования космофотоснимков для построения мелкомасштабных экологических карт растительности. Разработаны принципы картографического отображения растительности в совокупности с условиями местообитания, типы построения легенд и системы условных обозначений для карт разного масштаба на разные типы территории. Показаны возможности использования составленных карт растительности для оценки экологических условий, индикации геолого-геоморфологических условий, определения путей хозяйственного использования и прогноза динамики растительности.
Значение и использование результатов исследований. Карты, на которых отражена растительность в совокупности с условиями местообитания - экологические карты - являются в известной мере индикационными, так как через растительность эти карты даш информацию о засолении и механическом составе почв и почвооб-разующих пород, глубине залегания и минерализации грунтовых вод. Это важнейшие деципиентные компоненты ландшафта, наиболее часто являющиеся объектом индикационных исследований, сведения о которых необходимы при решении различных народнохозяйственных задач: при планировании сельскохозяйственного использования территории, строительства и размещения населенных пунктов и т.д. Построенные экологические карты могут быть использованы в организациях системы Министерства геологии при индикации комплекса геолого-геоморфологических условий и выявлении тектонически активных участков. Показ основных динамических тенденций растительности в связи с природными и антропогенными процессами позволяет использовать карты для прогноза состояния растительного покрова при изменении параметров заданных факторов, в частности, при проведении мелиоративных работ.
Отражение экологических связей растительных сообществ
В настоящее время наблюдается тенденция привнесения в легенды универсальных геоботанических карт экологического содержания. На картах разных масштабов на различные территории наряду с геоботаническими данными приводятся характеристики условий местообитания; за счет этого содержание карт растительности обогащается, повышается их информативность. Анализ имеющихся к настоящему моменту геоботанических карт позволяет выявить набор условий среды, наиболее часто отражающихся на них.
На мелкомасштабных картах, охватывающих обширные территории, часто приводятся климатические характеристики. Так, на карте растительности Средиземноморья выделяются типы климата: тропические и субтропические; ярко выраженные полупустынные и жаркие пустынные, умеренно жаркие и умеренные; средиземноморские и мягкие полупустынные; холодные с сухим и умеренным летом; не засушливые умеренные и холодные; полупустынные и пустынные холодные и умеренно холодные с жарким летом; гляциальные (Соча-ва,Ильина, 1971).
На картах среднего и крупного масштаба чаще всего отражаются различные эдафические характеристики. На них приводятся отдельные свойства почв, оказывающие непосредственное влияние на растительный покров, прежде всего их механический состав и литоло-гические особенности почвообразующих пород, которые иногда указываются в легенде непосредственно /Карта растительного покрова высокогорий Рилы (Русакова-Анастасова, 1977), Джунгарской Гоби (Волкова,Рачковская, 1980), МНР (Карамышева, 1981)/. Чаще механический состав почвы передаётся путем выделения эдафических вариантов зональных типов сообществ. Например на картах растительности степной части Центрально-Казахстанского мелкосопочни-ка (Карамышева,Рачковская, 1973) и степной части Подуральского плато (Сафронова, 1979) приводятся плакорные типы степей и их петрофитные, псаммо-петрофитные, псаммофитные, гемипсаммофитные, кальцефитные, галофитные варианты.
Одна из важнейших особенностей почв - засоление - также часто передается путем выделения галофитных вариантов зональных сообществ или указания на тип засоленных почв, например, на крупномасштабных картах растительности Забайкалья (Исаченко, 1967), Омской области (Лавренко, 1972). Иногда, как например, на карте растительности юго-западной окраины Центрально-Казахстанского мелкосопочника (Гуричева,Карамышева,Рачковская,1967), учитывается и минерализация грунтовых вод. Количественные характеристики засоления почв или минерализации вод на универ - 10 сальных геоботанических картах почти никогда не даются.
Одной из важнейших экологических характеристик является увлажнение почв. В аридных областях засоление и увлажнение часто показывают вместе, то есть на картах приводится дифференциация растительности по сочетанию увлажнения и засоления. Например, Б.В.Виноградов (19666) при картографировании полупустынной растительности Сарпинской низменности выделяет галоксероморфные, гало-мезоморфные, мезоксероморфные, гидроморфные комплексы. Влажность почв учитывается и на картах растительности гумидных территорий. А.А.Крауклис и Ю.О.Медведев (1966) на карте растительности южной тайги Средней Сибири приводят гидроморфный и долинный ряды растительных сообществ, связанные с повышенным увлажнением. Помимо степени увлажнения, иногда указан и его источник, так, на уже упоминавшейся карте Н.П.Гуричевой, З.В.Карамышевой и Е.И.Банковской (1967) увлажнение разделяется на пойменное и грунтовое. Растительность пойм и морских побережий, где степень увлажнения почв тесно связана с периодическим затоплением полыми или нагонными водами, многие авторы разделяют на экологические уровни (Махно, 1973); реже в легендах даются частота и длительность за vgP-Klichler, 196 топления (Devis , 196 Маркин, 1970).
Физико-географическая характеристика территории исследования
При составлении экологических карт растительности первоочередными задачами являщгся оценка степени однородности физико-географических условий и выявление важнейших факторов дифференциации растительного покрова.
М.П.Петров (1973) предлагает следующую классификацию пустынь мира: первая ступень - подразделение по климату (на экстрааридный и аридный типы с выделением приокеанических и континентальных вариантов); вторая ступень - выделение морфоструктурных областей: структурных пластовых равнин - плато третичного и мелового возраста; аккумулятивных равнин четвертичного и современного возраста; денудационно-тектонических дочетвертичных гор и мелкосшочников. Дальнейшие разделения ведутся по лито-эдафическим типам пустынь.
Мы поставили перед собой цель проследить особенности экологических связей растительности и ее динамики, отражаемых на картах субрегионального и топологического уровней. Это обусловило выбор для картографирования территории, относительно однородной в климатическом отношении и разнообразной по морфоструктурным и лито-эдафическим характеристикам.
Принципы составления экологических карт разрабатывались нами при картографировании растительности полупустынной и северной части пустынной зон СССР, на территории Прикаспийской низменности и ее непосредственного обрамления (рис.Х).
Крупномасштабные карты
В главе I показано, что выбор экологических факторов, подлежащих показу на картах, в значительной степени определяется спецификой картографируемой территории. В условиях аридных областей наблюдается четкая и строгая корреляция мезду растительными сообществами с одной стороны, влажностью и засолением почв - с другой. Их определяющее влияние на формирование пустынной растительности не раз подчеркивалось в литературе (Коровин,Миронов, 1935; Коровин, І96І-І962).
Названные факторы тесно взаимосвязаны, что позволяет строить единый экологический ряд по влажности и засолению почв (Келлер, 1926). При неглубоком залегании подземные воды являются источником засоления почв, и поэтому изменения глубины их залегания отражаются в солевом профила почв. При различной минерализации подземных вод варьирует содержание солей в почвах. На участках, где близко к поверхности (на глубине 1-1,5 м) залегают сильно минерализованные воды, капиллярная кайма достигает поверхности почвы и здесь концентрируются соли. Образуются солончаки, где могут произрастать лишь наиболее солеустойчивые виды растений (сарсазан, шведка стелющаяся). При более низком уровне грунтовых вод (2-4 м) горизонты максимального засоления смещаются в более глубокие слои почвы: формируются лиманы или такыры.
В лиманах почвы, вследствие периодического промывания водами поверхностного стока, значительно меньше засолены, чем почвы такыров, поэтому здесь могут произрастать луговые сообщества, чаще всего с господством пырея ползучего.
При глубоком (более 4 м) залегании грунтовые воды оказывают гораздо меньшее влияние на почвы, единственным источником влаги являются атмосферные осадки, а засоление почв находится в определенной зависимости от их механического состава.
Засоление почв уменьшается при переходе от соровых понижений к песчаной равнине и затем к барханным массивам. На сугли-нисто-глинистых отложениях прослеживается более сложная зависимость изменения влажности и засоления. На соровых и такыровых террасах засоление сильное, по склонам и вершинам возвышенностей оно обычно уменьшается, что обусловлено процессами поверхностного смыва и выщелачивания солей атмосферными осадками. На участках близкого залегания сильно засоленных коренных пород засоление почв снова возрастает. Поэтому при близкой степени увлажнения на высоких экологических уровнях засоление может сильно варьировать в зависимости от глубины залегания и геохимических особенностей коренных пород, от степени их переработанности поверхностными агентами.
Различия водопроницаемости, влагоемкости и других особенностей водно-солевого режима определяют размах и скорость сезонных и разногодичных колебаний влажности и засоления на отложениях разного механического состава. Помимо степени засоления, существенны также различия химического состава почвообразующих пород (соотношение хлоридов и сульфатов, карбонатность и проч.). С механическим соста - 64 вом почв связаны и условия аэрации, и уплотненность почв, характеризующая их сопротивление проникновению корней. Таким образом, каждому типу отложений соответствует специфический комплекс экологических особенностей и режимов. Геохимические и водно-физические свойства отложений во многом определяют особенности поч-венно-растительного покрова (Шарков, 1962; Анненская, Видана и др., 1963). В аридных районах это проявляется особенно ярко, именно поэтому М.П.Петров (1973) предлагает различать лито-эда-фические типы пустынь.
Единицы картографирования. Ведущие факторы дифференциации растительного покрова
Структуру растительного покрова на мелкомасштабной карте мы показываем в ранге мезокомбинаций, а диапазон колебания влажности и засоления в пределах мезокомбинаций в большинстве случаев очень широк. Например, мезокомбинация комплексов бело-полынных, белополынно-злаковых, биюргуновых и черно-полынных сообществ на равнине в сочетании с разреженными группировками однолетних солянок и биюргуна по такырам и острецовыми или пырей-ными сообществами по лиманам включает растительность разных экологических уровней и различных по засолению почв (засоление от очень сильного до слабого).
Формирование мезокомбинаций связано прежде всего с мезорельефом. Рельеф обусловливает перераспределение экологических условий (влажности, засоления почв), набор местообитаний, свойственный данной территории, их соотношение и размещение.
Генетический тип рельефа является индикатором, позволяющим выделить территории, единые по происхождению, истории развития, составу поверхностных отложений, направленности основных релье-фообразующих процессов, характеризующиеся определенным сочетанием почв и растительных сообществ и их динамикой, т.е. разные морфогенетические типы территорий.
В рамках таких территорий и антропогенные воздействия проявляются по-разному, и формы этих воздействий зачастую различны. Эти территории коренным образом различаются по характеру природных процессов, определяющих дифференциации) условий существования и структуру растительного покрова. Таким образом, морфогенетические типы территорий в совокупности с мезокомбинациями растительных сообществ являются наиболее крупными разделами легенды.
Мезокомбинаций растительных сообществ денудационно-эрозион-ных возвышенных равнин (табл.5 ) развиваются под действием процессов эрозии и денудации, приводящих к обнажению коренных пород, формированию делювиальных шлейфов. Эти процессы по-разному протекают на различных элементах рельефа и отложениях разной литологии. Мощность четвертичных отложений по большей части невелика, и основное влияние на растительность оказывают неглубоко залегающие коренные породы с различными водно-физическими свойствами, служащие в частности источником засоления почв. С различными породами обычно связаны и разные типы мезорельефа: легко поддающиеся выветриванию засоленные и гипсоносные глины господствуют на холмисто-увалистых и полого-волнистых эрозионных равнинах; устойчивые к воздействию поверхностных агентов песчаники слагают поверхности столовых плато и т.д. Такие типы мезорельефа, как структурные плато и куэстово-грядовые возвышенности, обычно включают набор различных отложений - от песчаников до мела, мергелей, глин. Таким образом, отраженные на мелкомасштабной карте мезокомбинапии растительных сообществ объединяют или набор сообществ одного экологического ряда (см. крупномасштабную карту на участок у оз. Акколь), или сочетание сообществ разных экологических рядов.
Похожие диссертации на Принципы анализа и картографическое отображение экологических связей растительности аридных областей
