Биомассы - основных природных зон России

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение  высшего профессионального образования

«Пермская государственная сельскохозяйственная академия

имени академика Д. Н. Прянишникова»

 

Факультет почвоведения, агрохимии, экологии и товароведения

 

Кафедра почвоведения

 

 

 

Реферат

по дисциплине «Основы почвоведения» на тему

«Биомассы -  основных природных зон России»

 

 

 

Выполнила студентка группы Ахб-21б

Специальности 110100  «Агрохимия и агропочвоведение » Михайлова К.А.

Руководитель: кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий кафедрой почвоведения Васильев А.А.

 

 

 

Пермь  2013

Оглавление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Биома́сса— совокупная масса растительных и животных организмов, присутствующих в биогеоценозе.

Цель:

1. знакомство с природными зонами  России
2. охарактеризовать  природные зоны России
3. пронаблюдать, как изменяется биомасса каждой природной зоны.

Природная зона – крупный зональный природный комплекс, обладающий общностью температурных условий увлажнения, почв, растительности и животного мира.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зона тундры, лесотундры

По тепловому градиенту с севера на юг происходит постепенное изменение состава и структуры тундровых биомов. К югу нарастает роль сначала кустарников, а затем, при переходе к лесной зоне, и деревьев.

Флора. Основу растительности составляют лишайники и зеленые мхи, с которыми ассоциируется разнотравье (куропачья трава, полярный мак, камнеломка). Приобретают заметную роль осоки и злаки (лисохвост альпийский, щучка альпийская). К югу появляются полярная ива, костяника, морошка, брусника, багульник. Все это складывается в пестрые растительные ассоциации. В замкнутых западинах встречаются болотистые пушицевые и осоковые тундры, по окраинам которых обычны торфяные бугры – это проявление термокарста.

Лемминги проделывают в травостоях ходы, сгрызая траву. Если уклон местности слабый, сгрызенное леммингами сено сносится вниз и складывается валками поперек склона. Постепенно сено полуразлагается и формируются торфяные мочажины. Лемминговые ходы иногда служат начальной стадией образования морозобойных трещин, что иногда образует полигональную структуру.

Фауна. Издалека видны тундровые куропатки, имеющие белое оперение. Поскольку лемминги и куропатки составляют основу питания мелких хищников, тут же находятся белые полярные совы, в рацион которых входят также воробьи-пуночки, детеныши песцов. Чем больше леммингов, тем больше сов и песцов. Крупных животных обычно нет. Изредка встречаются северные олени, да вдоль морского побережья попадаются белые медведи, связанные пищевой цепью с рыбами и ластоногими. Тут же на побережье обитает множество птиц: чайки, кайры и др. Все они питаются рыбой и гнездятся у океана, часто формируя птичьи базары.

В течение 3-5 недель арктическая тундра в фенологическом смысле живет очень интенсивно, но все быстро сменяется покоем при наступлении холодов. Уже в августе начинаются заморозки и снегопады, а затем короткая осень переходит в длинную зиму с полярной ночью.

Средние температуры лета достигают 10°С. Мерзлота протаивает до 150 см. Чем южнее, тем теплее и важнее роль кустарников в растительных сообществах. Иногда кустарниковый ярус бывает сплошным, корни густо пронизывают моховой покров, как бы связывая его, местами формируется настоящая дернина. Характерны в сообществах и грибы, причем, их привязанность сохраняется и подберезовик растет именно под кустарниковыми березами, а иногда и над ними, если береза стелющаяся. В изобилии появляются сфагновые мхи.

Зимуют в тундре лишь лемминги, песцы и полярные совы, остальные виды на зиму откочевывают или улетают на юг. Некоторые (белая куропатка, северный олень, ласка, горностай) одинаково свойственны как тундре, так и таежной зоне.

Максимальное воздействие на растительный покров оказывают следующие виды.

а) лемминги, каждый из которых за год съедает или сгрызает до 50 кг фитомассы. Когда популяция лемминга слишком велика, животные начинают миграцию огромным потоком в десятки миллионов экземпляров. Вдоль траектории такой миграции растительность изрядно потравлена.

б) северный олень оказывает меньшее воздействие на растительность, да и осталось его сравнительно мало (в 60-е годы 70 экз. на 100 км2). Так как олень питается ягелем (лишайник кладония), растущим медленно, то ягельники быстро истощаются, а олени вынуждены кочевать. Так как олени скусывают молодые побеги деревьев, лес проникает из тайги на север медленнее, чем мог бы, а местами уже отступает к югу. В целом наблюдается бореализация тундры.

в) на травостой влияют и водоплавающие птицы, особенно гуси, которые возле озер изрядно стравливают растительность.

Биомасса

В тундрах биомасса нарастает с севера на юг. Средние величины биомассы следующие: в арктической тундре фитомасса составляет 5 т/га (70-75% корни), в кустарниковой (субарктической) – 25 т/га, в лесотундре – 40-45 т/га (22% корни). Прирост очень низок: в тундрах за год за вычетом опада прирост равен 0,05-0,1 т/га, лесотундре – до 0,3 т/га. Зоомасса составляет даже для травяно-кустарниково-моховой тундры всего 0,012 т/га.

Биологические ресурсы тундры

1. Фитомасса используется под  пастбища для оленей. Кормовые  ресурсы тундр России практически исчерпаны. (327 млн. га на 2,280 тыс. голов скота).

2. Лесные ресурсы отсутствуют, так  как леса малопродуктивны (лиственница  за 300 лет вырастает на 8-12 м).

3. Запас пищевых растений значителен: брусника, голубика, черника (0,4 т/га), грибы (до 0.07 т/га).

4. Животные ресурсы – пушнина. Добывают песца, горностая. Мясо  северного оленя, шкура, рога (панты) (используются в медицине для  получения тонизирующего вещества пантокрина).

5. Промысловые птицы являются  охотничьим ресурсом (25 млн. птиц  на территории бывшего СССР), но орнитофауна обедняется. Исчезли лебеди, в 5 раз меньше гусей и уток.

Таким образом, подводя итог, отметим следующее. Экосистемы тундр и лесотундр очень хрупки. Это связано с малым количеством вещества и энергии, вовлекаемых в круговорот, отсюда нарушение функций даже при слабых антропогенных воздействиях, низкая сопротивляемость, низкие восстановительные способности. Освоение Севера приводит к физическим деформациям, химическому и тепловому загрязнению экосистем, гибели видов и сообществ. Поэтому нужна экологически грамотная стратегия освоения Севера: создание охраняемых территорий, технологий охраны почв.

Тайга

Климатические условия этой зоны в основных чертах таковы. Лето короткое, относительно прохладное, зима длинная и морозная. Самый теплый месяц имеет среднюю температуру 10-190С, самый холодный от +3 до -520С (Восточная Сибирь). Только 1-4 месяца имеют среднесуточную температуру больше 100 и в целом вегетационный период очень короткий. Количество осадков (300-600 мм) несколько превышает испарение и коэффициент увлажнения составляет 1,1-1,6. Снеговой покров устойчив и держится всю зиму. Короткое лето и длинная зима обусловливают сравнительно низкую интенсивность биологического круговорота.

Растительный покров ландшафтов таежной зоны представлен игольчатохвойными лесами, подразделяемыми на две основные группы - темнохвойные и светлохвойные. Первые образуются теневыносливыми породами - елями и пихтами, имеющими конусообразные, иногда узко-остроконечные кроны и создающими темные и мрачные леса. Светлохвойные леса состоят из сосны и лиственницы, создающими более разреженные и светлые леса.

Биоценозы темнохвойных лесов имеют следующие особенности. Число ярусов обычно 2-3 - древесный, травянистый и моховый (в мертвопокровном лесу два последних могут отсутствовать). Затенение очень значительное в течение всего года. Поэтому для растений нижних ярусов характерно вегетативное размножение, а цветки имеют белую окраску, наиболее заметную в темном лесу.

Медленное разложение лесной подстилки позволяет некоторым видам перейти к сапрофитному питанию. Имеются много зимне-зеленых и вечнозеленых растений, использующих длительно, без перерыва недостаточное количества света. Моховой напочвенный покров ограничивает развитие травянистых и кустарничковых растений. Он влагоемок, поэтому почвы темнохвойных лесов зимой промерзают.

Светлохвойные леса приурочены к почвам более легкого механического состава и к скалам (особенно карбонатным).

Почвенный покров ландшафтов тайги представлен кислыми, сильно выщелоченными почвами - преимущественно подзолистыми и их разновидностями, в зависимости от механического и минералогического состава подстилающих пород. На водопроницаемых породах и при хорошо дренируемом рельефе водный режим почв промывной и формируются типичные подзолистые почвы, железистые и железо-гумусовые подзолы. В южной части тайги их сменяют дерново-подзолистые почвы. При слабом дренаже и водо-застойном режиме появляются глеевые почвы, а в условиях многолетнемерзлых пород - мерзлотно-таежные.

Хвойный опад поступающий в почвы беден зольными элементами и азотом. При разложении органических остатков, который происходит очень медленно, из лесных подстилок выщелачиваются низкомолекулярные органические кислоты и фульво кислоты, которые проникая в верхнюю часть почвенной толщи, вызывают кислую реакцию и растворяют гидроокислы железа. Кислая реакция верхнего горизонта почв обуславливает высокую подвижность продуктов разрушения первичных и вторичных минералов и их вынос из подзолистого горизонта. В результате формируются мало-гумусные, с низким содержание азота, фосфора, калия , обедненные микроэлементами зональные подзолистые почвы.

Биомасса в тайге не намного уступает значениям в других лесных ландшафтах. В южной тайге превышает 3000 ц/га и только в северной тайге понижается до 500-1500 ц/га. Зоомасса в тайге ничтожна -единицы ц/га (южная тайга - 0,01% от общей биомассы) . Более 60% биомассы представлено древесиной, состоящей из клетчатки (50%), лигнина (20-30%), гемицеллюлозы (более 10%) и в меньшей степени смол, дубильных веществ и других органических соединений. Все хвойные деревья выделяют смоло-бальзамические вещества - важное средство борьбы деревьев с микроорганизмами и насекомыми. Специфичны здесь и фитанциды, создающие аромат хвойного леса.

Зеленая часть обычно составляет не менее 3% от биомассы (до 5-7%). По этому показателю тайга ближе к влажным тропическим лесам (8%), чем к широколиственным.(1%).

Ежегодная продукция в южной тайге 90 ц/га - дубравы, но в северной - вдвое меньше 40-60 ц/га.. 

Растительный опад в южной тайге равен 55 ц/га. В северной тайге величина растительного опада еще меньше - 35 ц/га.

Запасы гумуса в почвах тайги приблизительно вдвое меньше, чем в широколиственных лесах (1000 и 2000 ц/га соответственно).

Из атмосферы таежные ландшафты ежегодно получает с осадками 0,5-0,25 ц/га солей, что составляет лишь 1/4 часть их количества, потребляемого растительным покровом (КА =0,25). Ионный сток примерно в 2 раза больше (0,4-0,5== КВ).

Зона широколиственных лесов

Широколиственные леса распространены в России до Урала.

Разные широколиственные породы неодинаково реагируют на экологические факторы. Дуб черешчатый, например, обитает в относительно широком диапазоне показателей влажности почв (не выносит заболачивания) и их механического состава (не выносит песков). Другие породы более прихотливы: рябина не выносит переувлажненных почв, а черная ольха – сухих и т.д.

Некоторое уменьшение осадков и листовая подстилка снижают или вовсе устраняют промывной режим почв, поэтому подзолы сменяются серыми лесными почвами.

Особенности фауны широколиственных лесов

1. Рекордное в умеренном поясе  обилие беспозвоночных (особенно  в подстилке), рептилий и амфибий.

2. Сравнительно высокая плотность  наземных животных (олени, кабаны  и т.д.), множество птиц.

3. Численность и функциональная  роль таежных видов резко сокращается (бурого медведя).

4. Пищевые связи в экосистемах  более многообразны: от продуцентов  потоки энергии идут к млекопитающим  и птицам, к которым сходится  энергия через беспозвоночных от подстилки и древесины.

При зимнем максимуме осадков, например на Западе дубовые леса сменяются вверх по склонам сосновыми, еловыми, лиственничными лесами, а те можжевеловыми. Выше границы леса идут сообщества стлаников и лугов.

Биомасса в широколиственных лесах биомасса равна 120 ц/га в год, суммарная фитомасса (наземная и подземная) до 400 т/га, т.е. в 2 раза выше, чем в бореальных лесах.

Биоресурсы скромнее, чем в бореальных лесах. Поделочное качество древесины широколиственных пород выше, чем хвойных. Богаче охотничьи ресурсы, но они быстро сокращаются, не смотря на большую сложность, а значит и устойчивость экосистем.

 

 

Зона смешанных лесов

 К югу от зоны таежных лесов располагаются смешанные хвойно-лиственные леса. В Евразии распространились на территории Восточно-Европейской равнины, где они образуют широкую зону. За Уралом продолжаются далеко на восток, вплоть до Приамурья, хотя и не образуют сплошную зону. 
        Климат смешанных лесов характеризуется более теплым и продолжительным летом (средняя температура июля от 16 до 24° С) и более теплой зимой (средняя температура января от 0 до –16° С) по сравнению с зоной таежных лесов. Ежегодное количество осадков – от 500 до 1000 мм. Количество осадков везде превышает испарение, что обуславливает хорошо выраженный промывной водный режим.

 Растительность – смешанные  леса из хвойных (ель, пихта, сосна), мелколиственных (береза, осина, ольха  и др.) Характерной чертой смешанных лесов является более или менее развитый травяной покров. Биомасса смешанных лесов больше, чем в тайге, и составляет 2000–3000 ц/га. Масса опада также превышает биомассу таежных лесов, но благодаря более интенсивной микробиологической деятельности процессы разрушения мертвого органического вещества идут более энергично, поэтому в смешанных лесах подстилка имеет меньшую мощность, чем в тайге, и больше разложена. 
        Зона смешанных лесов обладает довольно пестрым почвенным покровом. Наиболее характерным типом автоморфных почв смешанных лесов Восточно-Европейской равнины являются дерново-подзолистые почвы – южная разновидность подзолистых почв. Формируются почвы только на суглинистых почвообразующих породах. Дерново-подзолистые почвы имеют то же строение почвенного профиля, что и подзолистые. От подзолистых они отличаются меньшей мощностью лесной подстилки (2–5 см), большей мощностью всех горизонтов и более четко выраженным гумусовым горизонтом А1, лежащим под лесной подстилкой. Внешний вид гумусового горизонта дерново-подзолистых почв также отличается от горизонта в подзолистых почвах, в верхней части он содержит многочисленные корни трав, которые часто образуют хорошо выраженную дернину. Цвет – серый различных оттенков, сложение рыхлое. Мощность гумусового горизонта – от 5 до 20 см, содержание гумуса – 2–4%. 
      В верхней части профиля эти почвы характеризуются кислой реакцией (рН = 4), с глубиной реакция постепенно становится менее кислой.

Использование почв смешанных лесов в земледелии выше, чем почв таежных лесов. В южных районах европейской части России распахано 30–45% площади, к северу доля распаханных земель значительно меньше. Земледелие затруднено вследствие кислой реакции этих почв, сильной их выщелоченности, а местами заболоченности и завалуненности. Для нейтрализации избыточной кислотности почвы известкуют. Для получения высоких урожаев нужны большие дозы органических и минеральных удобрений.

Масса опада этих лесов значительно превышает массу опада таежных лесов и составляет 70–90 ц/га. Опад богат зольными элементами, особенно кальцием. 
Зона степей

Зона степей России - это южная часть Восточно-Европейской равнины, Западная Сибирь, а также восток, который покрыт степями до предгорий Алтая и Забайкалья. В степной зоне лето, как правило, теплое, с ограниченным количеством осадков и холодная зима. Количество осадков составляет примерно 200-450 мм в год. В летний период здесь воздух движется с Атлантического океана и из-за удаленности от него плавно переходит в континентальный. Зимой можно наблюдать такое явление: чем дальше перемещаешься на восток, тем дольше длится зима и тем более она холодная. А если двигаться с запада на восток, то существенно уменьшается облачность и выпавшие осадки, которые примерно составляют 500-300 мм в год. При этом климат уже имеет признаки континентального, а сама степь выглядит суше и, естественно, меняется флора и фауна.

Так как осадков мало, а испаряемость высокая, зона степей России, как правило, имеет поверхностный сток. Реки здесь маловодные и летом вовсе пересыхают. Зона степей – это сплошное безлесье с преобладанием естественных ландшафтов. Здесь полностью господствует травянистая растительность, на целые сотни километров благоухает море трав. Наиболее часто встречаются: степной овес, типчак, ковыль, тонконог и мятлик, а вот разнотравно-злаковые больше облюбовали северные районы.

Зона степей на севере содержит чернозем с гумусом, которого в почве примерно 8-10 %, а южнее этот уровень понижается уже до 6 %. При передвижении дальше на юг, в полынно-типчаковые сухие степи, травянистый покров все более разреженный и преобладает с низким содержанием гумуса, иногда менее 3-4 %, почвы здесь каштановые.

В степи всегда кипит жизнь, а причина тому - разнотравье. Именно оно дает приют и пищу многим видам животных. В настоящее время здесь обитают более 50 видов млекопитающих и около 250 видов птиц. Только одних грызунов большое количество: мыши, полевки, хомяки, тушканчики, сурки. Они, как правило, очень хорошо приспособились к окружающей среде и научились хорошо маскироваться от многочисленных врагов, ведь этому их научила природная зона.

Биомасса степной растительности составляет, по Л. Е. Родину и Н. И. Базилевич, в луговых степях СССР 2500 ц/га (из них на долю подземных органов приходится около 1700 ц/га), в умеренно засушливых степях - 2500 ц/га (из них подземных частей - 2050 ц/га), в сухих степях - 1000 ц/га (из них подземных частей - 850 ц/га). По П. П. Второву и Н. Н. Дроздову, биомасса высокотравных степей составляет до 1500 ц/га, по мере усиления аридности запасы фитомассы падают до 100 - 200 ц/га.

Сведения о продукции ксерофильных травянистых сообществ: по Л. Е. Родину и Н. И. Базилевич - от 137 ц/га в луговых до 42 в сухих степях; по П. П. Второву и Н. Н. Дроздову - в высокотравных травянистых сообществах 100 - 200 ц/га, по мере возрастания аридности продукция падает до 50 - 100 ц/га.

Зоны полупустынь и пустынь

Эти зоны занимают в России очень небольшую территорию в пределах Прикаспийской низменности и Ергеней. Они представляют собой самую северо-западную окраину обширных пустынь Евразии с континентальным умеренно сухим восточноевропейским климатом. По сравнению со степями здесь усиливается континентальность климата. Лето более жаркое, со средней температурой июля от 22 до 25°С. Зима холодная, очень малоснежная, со средней температурой января от -12 до -16°С, с сильными ветрами, малой мощностью снежного покрова и промерзанием грунта до 30-60 см. Весна короткая, на нее приходится максимум осадков, однако количество их непостоянно. Годовая сумма осадков — 350-300 мм, а испаряемость — 700-800 мм и более. Зональные светло-каштановые почвы формируются под злаково-полынной растительностью. Они характеризуются небольшим гумусовым горизонтом (около 40 см) и незначительным количеством перегноя (2-3%). Почвы формируются в условиях незначительного увлажнения (коэффициент увлажнения 0,25-0,35) и малого поступления биомассы, которая быстро минерализуется. Большие площади занимают засоленные почвы, прежде всего солонцы. Обилие засоленных почв связано с засоленностью грунтов молодой морской аккумулятивной равнины. На юге распространены бурые пустынно-степные почвы, среди которых встречаются небольшие участки полузакрепленных и незакрепленных песков.

В распределении почвенно-растительного покрова характерна комплексность, т.е. непрерывная смена разных подтипов почв и растительных группировок, обусловленная мезо- и микрорельефом — большим количеством суффозионных западин. Все западины покрыты растительностью. В некоторых западинах почвы содержат больше гумуса и имеют зернистую структуру. Здесь растут типчак, тонконог, ковыль-волосатик, житняк; солонцы покрыты сине-зелеными водорослями. На севере среди растений преобладают злаки с примесью полыни. К югу полыни начинают преобладать, увеличиваются площади солянок, эфемеров; растительный покров становится более разреженным.

Среди животных в полупустынях и пустынях много грызунов — тушканчики, суслики, заяц-русак, в песках обильны песчанки. Из хищников встречаются волк, лисица, барсук, хорек. Из птиц характерны саджа, кречетка, жаворонки; из пресмыкающихся: ящерицы-круглоголовки, удавчик, ящурки, змеи — щитомордник и стрела.

Большую часть земель полупустынь и пустынь используют для выпаса скота, особенно овец. Важными кормовыми ресурсами служат пойменные заливные луга Волги и Ахтубы. Под пахотные угодья отведены участки с каштановыми почвами. Для земледелия здесь благоприятны температурные условия (сумма активных температур составляет 2800-3400°С), но неблагоприятны поздневесенние и ране-осенние заморозки, засухи и суховеи, недостаточное и неустойчивое увлажнение, мало снежность.

Биомасса в пустынях обычно составляет 10 – 15 ц/га, но может достигать 300 ц/га - это больше, чем в черноземных степях). Ежегодная продукция чаще всего колеблется в пределах 5 -15 ц/га.

Заключение

В пределах природных зон часто существуют значительные различия в увлажнении территорий и поступлении тепла. Это приводит разнообразие почвенно-растительного покрова и разнообразию животного мира. От этого и зависит биомасса любой природной зоны России.

 Сами деревья – мощный  источник биомассы, на каждом  гектаре широколиственных лесов  ее сосредоточено более 250 т, а ежегодный прирост составляет порядка 6 т. лес – важнейший поставщик кислорода и рекреационный ресурс.

Литература

Интернет ресурсы:

http://geoinfoed.ru/land/175-stepnye-landshafty.html

http://ours-nature.ru/

http://ru.wikipedia.org/