Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние проблемы эколого-геологической оценки территорий 10
1.1.Существующие представления об экологических функциях литосферы 10
1.1.1. Ресурсная экологическая функция литосферы 10
1.1.2. Геодинамическая экологическая функция литосферы 11
1.1.3. Геохимическая экологическая функция литосферы 12
1.1.4. Геофизическая экологическая функция литосферы
1.2. Методологические принципы исследования экологических функций литосферы 14
1.3. Методология и технология эколого-геологического картографирования 17
1.4. Обобщение опыта эколого-геологической оценки отдельных
территорий 20
Глава 2. Характеристика природных условий и хозяйственного использования территории бассейна р. Бодрак (Горный Крым) 25
2.1. Климатические условия природопользования территории 25
2.2. Геолого-геоморфологические условия территории 27
2.3. Особенности почвенного покрова территории 42
2.4. Характеристика растительного покрова территории 47
2.5. Хозяйственное использование территории 50
Глава 3. Методы исследований 53
3.1. Методы полевых исследований 53
3.2. Лабораторные исследования 57
3.3. Статистические методы обработки данных 59
3.4. Методы составления покомпонентных и комплексных карт 59
3.5. Метод выделения эколого-геологических систем 66
3.6. База данных эколого-геологических условий 68
Глава 4. Эколого-геологическая оценка территории бассейна р. Бодрак 70
4.1. Характеристика особенностей проявления ресурсной экологической функции литосферы в бассейне р.Бодрак 70
4.1.1. Оценка запасов гумуса в почвах бассейна 70
4.1.2. Эколого-ресурсное картографирование территории
4.2. Характеристика особенностей проявления геодинамической экологической функции литосферы в бассейне р.Бодрак 76
4.2.1. Оценка параметров экзодинамических (опасных и катастрофических) процессов в бассейне р. Бодрак
4.2.2. Эколого-геодинамическое картографирование территории 80
4.3. Характеристика особенностей проявления геохимической экологической
функции литосферы в бассейне р.Бодрак
4.3.1. Оценка геохимического состава пород по санитарно-гигиеническим нормам
4.3.2. Оценка химического состава почв по геохимическим критериям
4.3.3. Гидрогеохимические особенности состава питьевых вод и специфика водоснабжения сёл 90
4.3.4. Эколого-биогеохимическая оценка растительного покрова 89
4.3.5. Корреляционный анализ содержания микроэлементов в почвах и растениях
4.3.6. Медико-экологическая характеристика района бассейна р. Бодрак
4.3.7. Эколого-геохимическое картографирование территории бассейна
4.4. Характеристика особенностей проявления геофизической экологической функции литосферы в бассейне р.Бодрак 107
4.4.1. Особенности поля естественной радиоактивности пород бассейна 107
4.4.2. Анализ данных по заболеваемости населения в связи с эколого-геофизической обстановкой 110
4.4.3. Эколого-геофизическое районирование территории по полю естественной радиоактивности 111
Глава 5. Интегральная оценка эколого-геологических условий и рекомендации по рациональному природопользованию территории бассейна р. Бодрак 115
5.1. Картографирование эколого-геологических условий территории бассейна 115
5.2. Эколого-геологическое районирование территории бассейна
5.3. Карта качества ресурса геологического пространства территории бассейна р. Бодрак и рекомендации по рациональному природопользованию .
Заключение 128
Список использованной литературы 130
- Методологические принципы исследования экологических функций литосферы
- Геолого-геоморфологические условия территории
- Методы составления покомпонентных и комплексных карт
- Эколого-геодинамическое картографирование территории
Введение к работе
На рубеже тысячелетий в России и странах СНГ резко сократился техногенный прессинг на приповерхностную часть литосферы вследствие экономического спада. Однако экологические проблемы не снизили свою остроту. В связи с этим, одной из первоочередных задач стало исследование эколого-геологических особенностей территорий. Для определения вклада геологических факторов в экологическое благополучие территории особый интерес представляют условно фоновые территории [9, 11, 13, 14, 15]. Их особенностью является отсутствие мощной антропогенной, в первую очередь промышленной, нагрузки, что даёт возможность оценить влияние геологических факторов на почвенный и растительный покров, животный мир и местное население. Воздействие может проявляться через геохимические и геофизические аномалии. Избыток или недостаток некоторых элементов, обусловленный естественным содержанием в горных породах, вторичной концентрацией элементов на геохимических барьерах (избыток) или их рассеянием в результате миграции (недостаток), могут приводить к угнетению биоты в целом (растительный и животный мир) и повышенной заболеваемости и смертности местного населения [38, 43, 52, 53, 75, 100]. Негативное воздействие геологических факторов может проявляться через опасные геодинамические процессы, особенно в тех районах, где они могут приобретать катастрофический характер [39, 82, 88, 93]. Весьма важной является роль литологической обстановки в ресурсообеспеченности территории, то есть обеспеченности района минеральными, органическими, органоминеральными ресурсами, необходимыми как для нормального существования биоценозов, зооценозов, так и для жизнедеятельности людей.
Актуальность темы. Развитие и становление экологической геологии на рубеже двадцатого и двадцать первого веков вьгоело на первый план задачу совершенствования методики эколого-геологических исследований, направленных на оценку геологических факторов экологического риска и качества ресурса геологического пространства [14, 86, 87, 97]. Одним из основных завершающих этапов комплексных эколого-геологических исследований территорий является создание оригинальных эколого-геологических карт, разрабатываемых на основе экогеосистемного подхода и учения об экологических функциях литосферы. Наиболее ярко это направление отражено в работах В.Т. Трофимова, Д.Г. Зилинга, И.И. Косиновой, В.В. Куриленко, ГЛ. Яроцкого.
Подходы и методы экологической геологии позволяют решать важные научно-практические задачи: эколого-геологического обоснования принятия прямых управляющих решений административными органами, областными и районными комитетами по охране природы; оценки масштабов и последствий воздействия на эколого-геологические системы народно-хозяйственных объектов, обоснования необходимости искусственного преобразования массивов пород и придания им определённых свойств, обеспечивающих нормальное функционирование эколого-геологических систем [55,57,82,88].
Крымский научно-учебный полигон геологического факультета МГУ им. А.А.Богданова, расположенный в Бахчисарайском районе Крыма (с. Прохладное), является уникальным межвузовским научно-учебным полигоном для совершенствования методик эколого-геологических исследований и эколого-геологического картографирования. Относительно небольшая территория полигона (7,5x9 км) характеризуется разнообразием литологического состава пород различного генезиса (от осадочных до магматических). Район отличается высокой степенью изученности геолого-геоморфологических условий [6,12,32,34,54,64-67], что явилось основой для постановки специальных междисциплинарных эколого-геологических исследований.
Цель работы: разработка системы комплексной эколого-геологической оценки условно фоновой территории с позиции учения об экологических функциях литосферы и выработка рекомендаций по оптимизации природопользования на примере бассейна р. Бодрак.
Для достижения поставленной цели в ходе исследований решались следующие задачи:
Изучение особенностей проявления экологических функций литосферы (ресурсной, геодинамической, геохимической, геофизической) в бассейне р. Бодрак.
Создание системы интегральной оценки проявления экологических функций литосферы в бассейне р. Бодрак.
Оценка качества ресурса геологического пространства и разработка рекомендаций по оптимизации эколого-геологических условий территории бассейна р. Бодрак для сельскохозяйственной деятельности и проживания населения.
Научная новизна работы заключается в системном подходе к интегральной оценке состояния эколого-геологических условий бассейна р. Бодрак по совокупности абиотических и биотических показателей. Впервые для района осуществлено крупномасштабное картирование почвенного покрова, составлена почвенная, ландшафтно-геохимическая карта, осуществлена типизация территории на основе экогеосистемного подхода и разработан комплекс эколого-геологических карт, явившихся базовыми для оценки качества ресурса геологического пространства бассейна р.Бодрак.
Практическая значимость работы. Результаты исследования используются на геологическом факультете МГУ при подготовке студентов по специальности "Экологическая геология"; на экологическом факультете РУДН при подготовке студентов по специальности «Экология и природопользование»; при проведении учебной практики по геологической съемке студентов Санкт-Петербургского Государственного университета, обучающихся по специальности "013100-Экология".
На базе полученных результатов возможна коррекция функционального использования территории и разработка комплекса превентивных мер по минимизации негативного воздействия геологических факторов на биоту и человека.
Фактический материал. В основу работы положены материалы полевых и лабораторных исследований автора, проведённые в 1997 - 2001 годах и фондовые материалы кафедр региональной геологии и истории Земли, инженерной и экологической геологии геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова и ГЕОХИРАН.
Полевые работы включали почвенные, ландшафтно-геохимические, эколого-геохимические, эколого-геофизические, эколого-геодинамические исследования. При проведении полевых исследований, заложено и описано 143 почвенных разреза (из них 18 - 1997 г., 46 - 1998 г. и 79 - 2001 г.), на 143-х геоботанических тестовых участках осуществлена оценка плотности проективного покрытия и биомассы растительности; выполнен отбор литогеохимических проб, из них породы - 28 образцов, почвы - 347 образцов, донные осадки - 26 образцов; гидрогеохимических проб (4), образцов растительности (всего 165 образцов); собраны и систематизированы данные о заболеваемости местного населения.
Геохимическая часть работы основана на результатах микроэлементных анализов 365 почвенных проб, 70 почвенных вытяжек, 165 проб растительности. Кроме того, в процессе работы осуществлялись полевые измерения гамма-радиоактивности и полевые геодинамические исследования.
Личный вклад автора. Автор принимал участие в проведении полевых и лабораторных исследований (определение гумуса, величины рН водных вытяжек), компьютерной обработке данных. Он является автором эколого-геодинамической, эколого-геологической карты качества ресурса геологического пространства, почвенной, а также соавтором карт: ландшафтно-геохимической, эколого-геохимической, эколого-геофизической по полю естественной радиоактивности, эколого-ресурсной по обеспеченности почв гумусом и карты эколого-геологического районирования.
Основные защищаемые положения:
1. Интегральный эколого-геологический системный подход позволяет идентифицировать и документировать ведущие геологические и техногенные факторы риска, обуславливающие качество ресурса геологического пространства бассейна р. Бодрак для жизнедеятельности человека и существования биоты (на момент проведения исследований). Изученный район Горного Крыма представляет собой уникальный тестовый участок, где наглядно проявляется весь комплекс экологических функций литосферы при доминирующей роли геологических факторов.
2. Ведущими экзогеодинамическими факторами, обуславливающими специфику эколого-геодинамических условий исследованного района, является линейная и плоскостная эрозия. За последние десятилетия вследствие террасирования склонов, снижения интенсивности аграрной деятельности, естественного зарастания склонов рудеральной растительностью имеет место тенденция к их стабилизации. Исключение составляют пастбищные и аграрные территории, расположенные вблизи населенных пунктов.
По изученным эколого-ресурсным показателям наименее комфортные условия для аграрной деятельности, зафиксированы в районах распространения пород вулканогенно-осадочного комплекса (T3-J2). Это обусловлено, в первую очередь, их высокой плотностью, слабой выветрелостью и выраженной эродированностью поверхности, угнетенностью и слабой развитостью растительного покрова, что приводит к невысокой скорости современного почвообразования. На локальных участках вблизи населенных пунктов в результате перевыпаса скота на месте остепненных лугов сформировались низкопродуктивные бедленды.
Имеет место связь между геохимическими и геофизическими полями и негативной биологической реакцией фитоценозов, а также уровнем развития эндокринной, сердечно-сосудистой и онкологической патологии местного населения. Значимые показатели заболеваемости жителей установлены в зонах воздействия, в том числе совместного: а) повышенного уровня естественной радиоактивности; б) высоких концентраций никеля, свинца и хрома - в растительности, произрастающей на почвах, подстилаемых вулканогенно-осадочными породами (Tr-J); в) недостатка жизненно-важных элементов (медь, цинк) в системе «порода-почва-растения» - в районах распространения карбонатных пород (К-Р). В зоне влияния Бодракского разлома обнаружено повышенное содержание мышьяка и ртути в растительности, что может служить фактором риска, осложняющего существование биоты и использование этой территории в сельскохозяйственных целях.
Структура и объем работы. Работа состоит из 5 глав, введения, заключения и приложения, её объём составляет 137 страниц, включая 31 рисунок (2 тематических и 5 эколого-геологических карт) и 30 таблиц. Библиография содержит 104 опубликованных источника.
Публикации и апробация работы: Основные положения работы были представлены на следующих конференциях: III съезд «Докучаевских молодёжных чтений» СПбГУ (1997); IV международная конференция "Новые идеи в науках о земле", МГТА (1999); ежегодные конференции РУДН «Актуальные проблемы экологии и природопользования» (2001,2003); «Школа экологической геологии и рационального недропользования» СПбГУ (2002); «Ломоносовские чтения», МГУ, секция Геология (2005); «Геология, геоэкология и эволюционная география» РПТУ им. А.И. Герцена (2006). По теме диссертации опубликовано 21 работа, в том числе 6 статей и подраздел, в учебном пособии РУДН: «Природопользование, охрана окружающей среды и экономика».
Работа выполнялась в процессе обучения (1997-2000 г.г.) в бакалавриате и магистратуре географического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова (под руководством к.г.-м.н. Т.А. Барабошкиной, Д.Л. Голованова); во время обучения (2000-2003) в аспирантуре РУДН (под руководством д.г.-м.н. В.Д. Скарятина), и завершена в период работы в ГЕОХИ РАН (2005-2007) под научным руководством к.г-м.н. Т.А. Барабошкиной и к.г.н. Е.М. Коробовой. Автор приносит глубокую благодарность своим руководителям, позволившим с позиций различных естественно-научных школ рассмотреть сложную и междисциплинарную проблему эколого-геологической оценки качества ресурса геологического пространства бассейна р. Бодрак.
Особую признательность автор выражает коллективу кафедры региональной геологии и истории Земли МГУ и отдельно профессору A.M. Никишину за предоставление фондовых геолого-геоморфологических и аэрофотоматериалов. Хотелось бы так же поблагодарить участников междисциплинарных полевых эколого-геологических исследований, выполнявшихся под руководством профессора, д.б.н. В.В. Ермакова ГЕОХИ РАН: Е.А. Карпову, Н.С. Петрунину (ГЕОХИ РАН); Т.А. Барабошкину, Д.Г. Зилинга, А.А. Лошкареву, О.Д. Прошлякову, А.Ю. Ершова, М.А. Харькину (геологический ф-т МГУ), Т.В. Павилову, В.Н. Солнцева (географический ф-т МГУ); сотрудников амбулатории с.Скалистое за предоставление данных диспансерного наблюдения населения, а также С.А. Воробьева, М.Г. Макарову, Е.В. Станис, И.П. Гаврилову, Д.Л. Голованова, Н.Е. Кошелеву, Е.Н. Огородникову за консультации и критические замечания.
Результаты исследований:
1. В области теоретических разработок: показано, что интегральная оценка эколого- геологических условий через характеристику состояния экологических функций литосферы позволяет всесторонне охарактеризовать объект исследования.
2. В области методологии: осуществлено комплексное эколого-геологическое картографирование территории и впервые оценено качество ресурса её геологического пространства с точки зрения сельскохозяйственного использования и комфортности проживания местного населения.
3. Практическое применение: предложен вариант комплексного подхода к изучению закономерностей природной и антропогенной среды; развита и дополнена методика проведения полевых эколого-геологических исследований в образовательных целях и используется для преподавания в учебных курсах МГУ, СпбГУ, МГГРУ, РУДН, ВГУ.
Методологические принципы исследования экологических функций литосферы
Методы получения информации о ресурсах геологического пространства связаны с критериями, используемыми при оценке возможности (или невозможности) определённого вида хозяйственной деятельности и проживания местного населения.
Минеральные и пространственные ресурсы литосферы формируют геолого-материальный базис экосистем высокого уровня организации, и, в первую очередь, человеческого сообщества, обеспечивая определённый уровень комфортности его существования. Основным фактором, вызывающим дискомфорт в существовании любых биологических видов, включая человека, является техногенез, который сегодня по своему разрушительному эффекту может превосходить природные катастрофы. Однако, подобное влияние хозяйственной деятельности человека на среду своего обитания в значительной мере определяется отсутствием обоснованного подхода к использованию её ресурсов, в том числе ресурса геологического пространства [88,97].
В качестве одного из методов оценки этого ресурса литосферы применяют создание типологических карт ресурсного районирования.
Оценка ресурсного потенциала территориальных типологических единиц проводится с учётом проводимой хозяйственной деятельности, зависимой как от геолого-геоморфологических, так и зонально-климатических условий. Например, с точки зрения аграрного освоения или лесного хозяйства, тундровым районам вне зависимости от условий геологического строения будет присвоен ресурсный потенциал равный нулю. Однако с точки зрения инженерно-геологической пригодности для строительства гражданских и промышленных сооружений или добычи разведанных запасов минерально-сырьевых ресурсов те же территории могут отличаться в большей или меньшей степени значительным ресурсным потенциалом.
В целом, при оценке ресурсного потенциала используют информацию о минеральных и пространственных ресурсах литосферы, полученную традиционными методами таких наук, как геология, география и почвоведение [46,48,56,61,85,97].
Методы получения эколого-геодтамтеской информации связаны с критериями, используемыми при оценке воздействия геологических процессов на биоту и состояние литосферы.
Биологические критерии эколого-геодинамической оценки базируются на методах и данных медицинской статистики, включающих учёт человеческих жертв и число пострадавших в результате проявления опасных геологических процессов. Данную информацию следует получать в соответствующих медицинских учреждениях.
Информацию по оценкам экономического ущерба и страхованию населения получают в директивных и административных органах и отделах страхования. При этом существенно, что для неблагоприятных процессов, обусловливающих дискомфорт проживания населения и не приводящих к летальному исходу, экономические методы получения требуемой информации практически не разработаны.
Получение собственно геодинамической информации опирается на хорошо разработанную методическую базу таких геологических наук, как инженерная геология, геокриология, гидрогеология, общая геология, геофизика и др. Она охватывает как методы полевых натурных исследований, так и методы обработки и отображения полученной информации. Особо следует выделить дистанционные методы изучения геологических процессов - фототеодолитные, аэро- и космические с дешифрированием соответствующих фотоснимков, а также методы режимных наблюдений. Все эти методы апробированы и изложены в многочисленных публикациях [8,22,39,58,63,93,94].
Общим методическим приёмом при оценке состояния рельефа и подземного пространства литосферы, развития геологических процессов и скорости изменения площадных критериев является необходимость соблюдения адекватности выбранного масштаба исследования масштабам развития геологических процессов, а также соблюдения стадийности исследовательских работ с конкретизацией информации от каждой предыдущей стадии к последующей. Основным же методическим различием проведения эколого-геодинамических исследований в сравнении с традиционными инженерно-геологическими является смещение основных акцентов и выводов по результатам работы. При эколого-геодинамических исследованиях основное внимание уделяется экологически обоснованному выбору места проживания человека и комфортности среды его обитания, оценке существующих угроз для его жизни и биоты в целом и прогнозу последствий для человека воздействия опасных геологических процессов.
Методы получения эколого-геохгшической информации связаны с критериями, используемыми при оценке воздействия вещественного состава литосферы на биоту в целом и человека, в частности.
Исходя из структуры геохимических неоднородностей и путей миграции вещества литосферы по трофическим цепям, изучение эколого-геохимических свойств литосферы представляет собой комплексное исследование вещественного состава компонентов литосферы [1,2,3,23,29,39,47,61,62,75,81,85]. Выявление природных и техногенных неоднородностей литосферы проводятся по геохимическим (например, оценка эколого-геохимического состояния природной среды по суммарному показателю загрязнения), биогеохимическим (например, оценка состояния эколого-геологической системы по верхними и нижним пороговым концентрациям или максимально допустимому уровню элементов в растениях) и медико-санитарным показателям (например, оценка содержания токсикантов в литосфере и связанных с ней компонентах экосистемы по предельно допустимым концентрациям).
Методы получения эколого-геофизической информации связаны с критериями, используемыми при оценке воздействия геофизических полей на биоту в целом и человека, в частности.
При выполнении специальных исследований, связанных с оценкой геофизической экологической функции литосферы, используются геофизические методы, хорошо известные и апробированные при решении задач геологического картирования [16, 24, 31, 46, 47, 83, 97]. В качестве примера рассмотрим радиометрические методы. Для решения экологических задач используется разномасштабная спектрометрическая гамма-съёмка для выявления очагов радиационной опасности и оценки уровня радиационного загрязнения. Спектрометрическая гамма-съёмка выполняется в масштабах 1:50000 - 1:25000 и использует многоканальную цифровую аппаратуру. Автомобильная гамма-спектрометрическая съёмка в маспггабе 1:25000 - 1:10000 проводится с целью обнаружения очагов радиоактивного загрязнения и оценки фонового гамма-изучения. Пешеходная гамма-съёмка в масштабах 1:10000 - 1:2000 выполняется при детализации крупномасштабных аномалий радиоактивного загрязнения и решении других задач, связанных с оценкой радиоактивной опасности. В качестве регистрирующей аппаратуры используются серийные радиометры для измерения мощности гамма-излучения в диапазоне 0-3000 мкР/ч, а также автоматические концентрометры для определения содержания изотопов урана, калия и тория в пределах аномалий радиационного поля. 1.3 Методология и технологии эколого-геологического картографирования
Геолого-геоморфологические условия территории
В пределах Второй гряды преобладает структурный квестовый рельеф, связанный с глубоким эрозионным расчленением моноклинально залегающих отложений нижнего, верхнего мела и палеогена, в разрезе которых чередуются отложения песчано-глинистого и карбонатного состава различной прочности. В структурном отношении моноклиналь неоднородна - осложнена разрывными нарушениями нескольких направлений, поперечными слабо выраженными антиклинальными и синклинальными перегибами.
Отложения верхнего триаса, нижней и средней юры, вскрытые в долинах антецедентных рек Бельбек у с. Голубинка, Бодрак у с. Трудолюбовка, Альмы у с. Партизанское и Салгир у с. Украинка - Лозовое, формируют слабо выраженный грядовый рельеф в соответствии с простиранием пород, осложненный отпрепарированными в рельефе интрузивными телами.
Песчано-карбонатные фации валанжина-готерива-нижнего баррема образуют квестовый рельеф главным образом в пределах междуречий, где вышележащие части разреза уничтожены эрозией. Фрагменты квестового рельефа протягиваются от левобережья р. Бельбек и с. Богатое ущелье в пределах междуречья с р. Качей через с. Высокое к с. Верхоречье. Далее на водоразделе рек Кача и Бодрак в условиях субгоризонтального залегания ими бронируется плато Обсерватория с пос. Научный. Северо-восточнее, уже в междуречье Бодрака и Альмы водораздельные поверхности от плато Кичик-Сараман и до горы Казил-Чигир на севере также бронируются карбонатными отложениями валанжина-готерива. На склонах долин, в условиях овражно-балочного расчленения квестовые формы рельефа сглаживаются, либо возникают столовые возвышенности (горы Шелудивая, Длинная, плато Патиль в долине р. Бодрак). Вершины их плоские, слегка покатые на северо-запад, бронируются полого лежащими известковистыми песчаниками и рифогенными известняками готеривского яруса. Склоны сложены сильно перемятыми и легко поддающимися размыву аргиллитами, алевролитами и песчаниками таврической серии. Плоские верпшны со всех сторон окаймлены уступами высотой 3-8 м. Абсолютная высота столовых гор - 416-480 м. Амплитуда рельефа в районе столовых гор составляет 150-200 м.
Глины верхнего баррема-апта, слагающие пологие части склонов, повсеместно затронуты оползневыми процессами, как это имеет место на юго-восточном склоне г. Белой, у с. Верхоречье.
Отложения нижней части верхнего альба в глинистых фациях (мангушская свита у с. Прохладное в долине р. Бодрак) формируют пологосклонный рельеф (Мангушская котловина), сопровождаемый оползневыми накоплениями нескольких возрастных генераций, а представленные прочными песчаниками образуют на склонах долин крутые уступы, переходящие в квестовые формы рельефа на водоразделах (междуречье Качи и Бодрака у горы Сель-Бухра).
Сравнительно легко податливые мергелистые породы верхнего мела (сеноман-маастрихт) слагают пологосклонный сложнорасчлененный овражно-балочный рельеф, частично переработанный в условиях перигляциального климата в позднем плейстоцене. Наличие в средней части разреза более прочных известняков верхнего турона-коньяка придает слабо выраженный квестовый характер рельефу этой части разреза, с формированием уплощенных водоразделов (междуречье Бельбек - Кача к северу от с. Высокое, северные склоны г. Сель-Бухра в междуречье Качи и Бодрака). Они слагают ряд кулисообразно расположенных гряд: Компалык, Кременная, Кизил-Чигир. В отличие от типичных квест - «палеогеновой» и «датской» - у них отсутствуют уступы и обрывы. Это связано со слабой степенью устойчивости слагающих их пород. Тем не менее, сохранена характерная для квест форма: крутой (более 20 градусов) южный склон и пологий (5-6 градусов) северо-западный.
Прочные известняки палеоцена (датский и монский ярусы), а также менее прочные нуммулитовые известняки эоцена (ипрский ярус) вышележащей части разреза формируют наиболее представительную квестовую гряду, глубоко расчлененную речной и овражно-балочной сетью с образованием полуостанцовых плато и останцовых возвышенностей с крутыми склонами. Отметки вершин водораздельного гребня этой гряды достигают 450-460 м абс. высоты. Самая низкая точка находится в пересекающей квесту днище долины реки Бодрак - 190 м абс. высоты. Верхняя часть представляет собой уступ высотой до 15-20 м, сложенный относительно прочными нуммулитовыми известняками. Нижняя и средняя части этого склона, сложенные танетскими мергелями и нижнеипрскими глинами, имеют вогнутую форму и наклонены под углом 27-350 градусов. Превышения водоразделов над оврагами, рассекающими северо-западный склон, находятся в интервале 30-100 м. Ширина северо-западного склона - более 2 км, его наклон - 6-7 градусов. Южный, крутой склон имеет ширину около 70-100 м. Асимметричная форма «палеогеновой» квесты тесно связана с характером залегания нуммулитовых известняков, которые бронируют пологий склон и обрываются уступом, ограничивающим квесту с юго-востока.
Овражные долины, прорезающие бронирующие поверхности квестовых гряд заложены в большинстве случаев по разрывным нарушениям и зонам повышенной трещиноватости. К последним во многом приурочены ограничения уступов квестовых поверхностей. Ширина квестовой гряды этой части разреза неравномерна - расширена на междуречьях и сужена на участках пересечения речными долинами Бельбека, Качи, Бодрака и Альмы. Рельеф бассейна р. Бодрак. По преобладающим формам рельеф исследуемого района М.Ю. Никитин выделяет три полосы, протягивающиеся с юго-востока на северо-запад [66].
Отложения верхнего триаса - средней юры формируют слабо выраженный грядовый рельеф в соответствие с простиранием пород, осложненный отпрепарированными в рельефе интрузивными телами, в самой восточной части района. От главной гряды его отделяет широкая, пониженная, но холмистая, местность, расчленённая мелкими речками и оврагами. Они врезаны отчасти в отложения верхней юры и таврической свиты. Овраги здесь имеют крутые борта, водораздельные же холмы округлы, их склоны испещрены эрозионными бороздами и молодыми овражками. Овраги не имеют определённой ориентировки. Они используют трещины и мелкие синклинали в таврических сланцах. Рельеф этого участка можно назвать холмисто-овражным, хотя в данном месте имеются небольшие гривки, связанные с выходами средне-юрских изверженных пород и нижне-юрских известняков (рис. 5). II. Песчано-карбонатные фации валанжина—нижнего баррема образуют квестовый рельеф главным образом в пределах междуречий, где вышележащие части разреза уничтожены эрозией. Квестовая поверхность полого наклонена на северо-запад. Когда-то она составляла единое целое с квестовыми поверхностями гг. Шелудивая, Длинная, Патиль. Эти горы по рельефу можно называть столовыми горами (рис. 6). III. Прочные известняки палеоцена (датский и монский ярусы), а также менее прочные нуммулитовые известняки эоцена (ипрский ярус) вышележащей части разреза формируют наиболее представительную квестовую гряду полуостанцовых плато и останцовых возвышенностей с крутыми склонами. Они разделены меж собой овражно балочными системами Каяс-Джилга, Мендер, Шара и Чах-Махлы, и отличаются друг от друга тем, что одни выражены более, а другие менее ярко (рис. 7).
Методы составления покомпонентных и комплексных карт
На наиболее затененных участках встречаются также виды, свойственные неморальной флоре - такие, как, например, фиалка удивительная. Кизиловые дубняки с преобладанием скального дуба, в отличие от аналогичных сообществ дуба пушистого, имеют более богатый набор сопутствующих древесных и кустарниковых пород. Древесный их ярус всегда представлен высокоствольными экземплярами дуба; совместно с ним встречается ясень, липа, граб, которые слагают обычно уже второй ярус. Травянистый ярус сходен с вышеописанным.
Помимо лесных формаций, в структуре растительного покрова исследуемого района представлены во-первых, древесно-кустарниковые формации (шибляк), а во-вторых, полуантропогенные травянистые формации остепненных лугов (в центре и на юге) и луговых степей (на севере), которые в той или иной степени деградировали вследствие экстенсивного хозяйственного использовании территории. Особый тип растительной формации присущ овражно-балочной сети.
Древесно-кустарниковые формации (шибляк) разной степени разреженности образуются на осыпных склонах, а также на сильно нарушенных вырубкой или перевыпасом скота участках. Они характеризуются невысокой продуктивностью и сомкнутостью древостоя. В подлеске, как правило, господствуют грабинник и бирючина, а в травостое - осоки заостренная и Баллера, в более нарушенных лесах -пырей узловатый. На выходах скальных пород может формироваться специфическая полуксерофитная растительность из редких кустов бирючины с железницами крымской и горной [73].
Травянистые формации естественной растительности в бассейне р. Бодрак практически не сохранились. Более ценные в кормовом отношении луговые степи на черноземовидных и бурых лесных почвах частично используются как сенокосы, на плоских участках имеются не очень обширные посевы зерновых. Вся остальная территория занята пастбищами различной степени нарушенности. В результате особенно интенсивного выпаса скота в районе сел Трудолюбовка, Прохладное, Скалистое, на месте остепненных лугов сформировались своеобразные бсдлснды -сухие качимово-сухоцветно-цикореевые ассоциации. Сегодня эти места нуждаются в активной рекультивации. Сходные фитоценозы образовались также на местах, занятых ранее плантациями шалфея мускатного, используемого как эфирно-масличное растение, однако здесь состав травостоя несколько богаче и нет явного преобладания качима и цикория. До сих пор здесь достаточно часто можно увидеть красивые цветы шалфея. По краям проселочных дорог в таких местах встречается также очень декоративный коровяк. Местами сохранились остатки плантаций розы, ныне, очевидно, не эксплуатируемые. Они занимают значительную площадь к западу от с. Прохладное. По окраинам сел Прохладное, Трудолюбовка и Скалистое, а также вдоль р. Бодрак находятся фруктовые сады. Судя по их состоянию, сейчас не проводится никаких работ по обрезке деревьев и мелиорации почвы. Между рядами деревьев в основном произрастает марь белая, бодяк полевой, репешок аптечный, осот, а также немногие виды бобовых (люцерна, мышиный горошек). На территории полигона присутствует еще один тип искусственных фитоценозов - сосновые посадки на крутых склонах оврагов и антропогенных террасах. Посадки имеют самый разный возраст (в среднем около 20 лет) и встречаются фрагментарно по всей территории полигона. Состав травостоя различен для посадок различных катенных уровней, а кое-где травянистый покров вообще отсутствует. В подлеске доминирующими являются можжевельник и скумпия, крайне редко встречается лещина [73].
По характеру землепользования на территории бассейна р. Бодрак можно выделить следующие типы земель: сельскохозяйственные угодья, включающие все растениеводческие и пастбищные земли; лесохозяйственные угодья, в состав которых входят леса, шибляки и посадки сосны на террасированных склонах; техногенные земли; «неудобные земли» - непригодные к хозяйственному использованию; водохозяйственные объекты. Сельскохозяйственные угодья занимают значительную часть исследуемой территории - около 35%. Наиболее освоенная территория находится между с. Прохладное и с. Трудолюбовка (рис. 11). Лесохозяйственные угодья занимают большую (около 60 %) часть площади исследуемой территории.
Наибольшие площади заняты лесами, расположенными преимущественно в северной и юго-западной частях полигона. Лесами покрыты склоны эрозионных форм и речная долина, днища балок и вершинные поверхности.
Селитебные земли занимают порядка нескольких процентов исследуемой территории. Это села Прохладное, Трудолюбовка, Скалистое и база МГУ. Среди дорог преобладают грунтовые. Основной трассой является асфальтированное шоссе, соединяющее села Прохладное, Трудолюбовка и Скалистое. К типу «неудобий» относятся осыпные скалы, оползневые склоны и низкая пойма, к водохозяйственным объектам - прежде всего, речные русла. Максимальная водоносность реки Бодрак отмечается весной. В это время река заливает низкую пойму, осуществляет активную работу по переносу материала и размыву берегов [98].
Большая часть производных ландшафтов расположена в предгорном и горном Крыму и находится в пользовании колхозов и совхозов. Из них 23200 га малопродуктивные порослевые леса, 19600 га пастбища, кустарниковые зарослий петрофильные малопродуктивные степи, и 58800 га - "неудобные земли" (земли в последней стадии деградации почвенного покрова).
Таким образом, обзор геолого-геоморфологических и биоклиматических условий исследуемой территории, проведённый как по литературным данным, так и по полевым исследованиям автора, показал, что дифференциация форм рельефа, почвенного и растительного покрова в бассейне р. Бодрак во многом обусловлена сменой горных пород различного возраста и состава с севера-запада на юго-восток.
Анализ взаимосвязей абиотических и биотических компонентов бассейна р. Бодрак, с учетом хозяйственного использования территории, был положен в дальнейшем для выделения минимальных территориальных единиц районирования -эколого-геологические систем, что в свою очередь позволило провести интегральную оценку его эколого-геологических условий и качество ресурса геологического пространства.
Исследование ресурсной экологической функции литосферы. Приоритет при анализе ресурсной экологической функции литосферы в пределах района исследования был отдан оценке содержания органического вещества в гумусовом горизонте почв (Аі) в сочетании с анализом продуктивности пастбищной растительности. Выбор этих параметров был обусловлен преимущественно пастбищным типом землепользования в пределах данной территории (см. рис. 11). При традиционном использовании исследуемой территории агроресурсы можно считать доминирующими.
Как уже было показано ранее, смена пород разного возраста, состава и генезиса в пределах исследуемой территории приводит к формированию нескольких азональных (дерново-карбонатных, дерновых) типов почв. Таким образом, при исследовании ресурсной экологической функции было необходимо установить, насколько различны содержание гумуса в горизонте Ai почв и продуктивность пастбищной растительности развитой на разновозрастных породах исследуемой территории [18,22,48,55].
Для решения этой задачи почвенные и растительные пробы отбирались в летний период, с севера на юг, по мере смены карбонатных пород палеогена и мела, терригенными породами триаса и юры. Пробоотбор в пределах каждого литологического типа пород проводился в сопряжённых по рельефу ландшафтах (вершина, склон, подножье склона) и, по возможности, под разными типами фитоценозов. Иными словами помимо литологического состава пород учитывались и другие факторы почвообразования, влияющие на биопродуктивность. Всего было отобрано 278 образцов почв, пород и растительности. В том числе комплексный отбор с описанием полного почвенного профиля автором 81 образец (рис. 12).
Эколого-геодинамическое картографирование территории
Современная интенсивность линейной эрозии во многом определяется хозяйственной деятельностью. Создание искусственных водохранилищ в долинах временных водотоков (Чах-Махлы, Шара, Мендер, Мангуш) способствовали стабилизации эрозионной активности весенних паводковых вод, а также потоков возникающих во время ливневых осадков. Террасирование склонов столовых гор (Шелудивая, Длинная) и южных крутых склонов квест (Кизил-Чигир, Баклы) существенно изменил ландшафтный облик территории и способствовал снижению как плоскостной, так и линейной эрозии, обусловленных крутизной этих склонов, и угрожавших близлежащим сёлам (Прохладное, Трудолюбовка). Было существенно изменено русло реки Бодрак в районе с. Скалистое, что привело к формированию новой поймы. Вместе с тем следует отметить и негативный характер, который хозяйственная деятельность принимает в пределах исследуемой территории. Рінтенсивная распашка и культивирование монокультур к западу от горы Придорожная привели к уменьшению мощности гумусового горизонта, увеличению каменистости и снижению проективного покрытия и задернованности территории [18,19].
Наибольшая интенсивность плоскостной эрозии отмечена на южных, юго-восточных крутых склонах квестовых гряд, для крутых склонов (8 - 32) столовых гор и плато Патиль в районе Мангушского оврага. В настоящее время большая часть этих склонов подверглась террасированию и посадкам защитных лесополос, что существенно снизило активность плоскостного смыва.
В качестве биотических параметров активности линейной и плоскостной эрозии анализировалась плотность проективного покрытия растений. Она определялась как отношение фактической плотности проективного покрытия и потенциальной плотности. Данный показатель имеет максимальную величину в действующих и заброшенных карьерах, и связанных с ними отвалах (север и северо-запад территории исследования), а также в пределах территорий традиционно используемых под сельскохозяйственные культуры. Плотность проективного покрытия определялась как по материалам полевых исследований, так и по фондовым данным [72].
Землепользование и его влияние на геодинамические процессы. По характеру землепользования в долине р. Бодрак можно выделить следующие типы земель: сельскохозяйственные угодья, включающие все растениеводческие и пастбищные земли; лесохозяйственные угодья, в состав которых входят леса, шибляки и посадки сосны на террасированных склонах; техногенные земли; «неудобные земли» -непригодные к хозяйственному использованию; водохозяйственные объекты.
Сельскохозяйственные угодья занимают значительную часть исследуемой территории - около 35 %. Наиболее освоенная территория находится между с. Прохладное и с. Трудолюбовка. Менее всего освоены северный и юго-западный участки. Более 50 % сельскохозяйственных угодий приходится на обрабатываемые поля. Они расположены преимущественно на пологих склонах и плакорных поверхностях, реже - в днищах балок. Наиболее распахан правый склон оврага Мендер. Отдельно выделяются заброшенные поля. Среди пашен перестали использовать наименее удобные - на склонах. Привершинные поверхности, напротив, практически все распаханы там, где это возможно. Примерно треть сельскохозяйственных угодий занято под фруктовыми садами, приуроченными к пойме р. Бодрак и днищам оврагов Шара и Мендер. Реже они встречаются на пологих и покатых склонах. Отдельным массивом выделяются огороды между с. Скалистое и с. Трудолюбовка на правом берегу р. Бодрак. Около 20 % площади сельскохозяйственных угодий занимают пастбища. Располагаются они, в основном, на пологих и покатых склонах отдельными небольшими участками по всей территории полигона. Крупным массивом пастбищ выделяется плато Патиль и его северо-восточный склон. Единично встречаются используемые под пастбища балочные мезофильные и остепненные луга. Массив пастбищных угодий выделяется также на пойме р. Бодрак ниже с. Трудолюбовка.
Для сельскохозяйственных угодий, в зависимости от приуроченности к тому или иному элементу рельефа, характерны определенные геодинамические процессы. Так, для пастбищ и сельскохозяйственных полей, находящихся на субгоризонтальных привершинных поверхностях, процесс элювообразования преобладает над всеми остальными. На вершинных и слабонаклонных поверхностях он достигает своей максимальной интенсивности, где рядом с карьерами сильно угнетен растительный покров. Для территорий садов, пашен и пастбищ, расположенных на пологих (в основном северо-западных) склонах, наиболее характерно десерпционное перемещение материала (обычно сильно мелкоземистого с включением мелких обломков). На плохо задернованных участках во время дождей происходит делювиальный смыв. На более крутых склонах, где из сельскохозяйственных угодий могут располагаться сады и пастбища, также развит процесс дефлюкции (вязкопластичного течения материала). Особенно этот процесс характерен для склонов малых эрозионных форм. В днищах оврагов и балок, лишь изредка дающих поверхностный сток, помимо флювиального, идет процесс накопления пролювиально-коллювиальных отложений. Особо следует отметить оползневые склоны в юго-восточной части полигона. На них расположены сады и заброшенные пашни. Использование пашни прекратилось, когда на данной территории активизировались оползневые процессы.
Лесохозяйственные угодья занимают большую (около 60%) часть площади исследуемой территории. Наибольшие площади заняты лесами в северной и юго-западной частях полигона, а также на склонах эрозионных форм и речной долины, днищах балок и вершинных поверхностях. Наиболее распространены среди лесохозяйственных угодий лиственные (скальнодубовые или пушистодубовые) леса (около 70% площади лесохозяйственных угодий). На крутых склонах развита шибляковая растительность, занимающая около 20% площади лесохозяйственных угодий. Порядка 10% занимает балочная дубово-лещиновая лесная формация. Отдельно следует выделить посадки сосны, фрагментарно встречающиеся на юго-западном участке полигона, а также террасированные склоны с посадками сосны на осыпных склонах [76].
На пологих склонах, преимущественно под дубовыми лесами, идут процессы десерпции и, местами, делювиального смыва. На более крутых склонах, занятых в основном шибляками, к этим процессам добавляется еще и дефлюкция. Иногда в верхних частях эрозионных форм встречаются осыпные процессы. В балочных лесах преобладают процессы накопления пролювиально-колювиальных отложений и флювиальные.
В долине Бодрака были созданы такие техногенные формы рельефа, как карьеры, по добыче известняка. Их длина достигает 1 км, а глубина - 50 м [76]. В заброшенных карьерах изъятие материала прекратилось и идет злювообразование, искусственно омоложенное человеком. Карьерам сопутствуют положительные формы -отвалы, которые также подвергаются выветриванию. Селитебные земли занимают порядка нескольких процентов исследуемой территории. Это села Прохладное, Трудолюбовка, Скалистое и база МГУ. Среди дорог преобладают грунтовые. Основной трассой является асфальтированное шоссе, соединяющее села Прохладное, Трудолюбовка и Скалистое.
