Зона лесов умеренного пояса

Грандиозная область лесов охватывает по кольцу весь земной шар (Северное полушарие).Эти леса не везде одинаковы - в более теплых районах - широколиственные леса (дуб, граб, бук, клен), в северных районах - смешанные леса и тайга (сосна, ель, береза, пихта, осина).

Ландшафты широколиственных лесов широко распространены в умеренном поясе Евразии. В неогене зона широколиственных лесов простиралась от Атлантического океана до Тихого. Четвертичное похолодание привело к ее исчезновению на территории Сибири.

Биомасса в широколиственных лесах меньше, чем во влажных тропиках (370 т/га), меньше и ежегодная продукция (12-13 т/га).

Широколиственные деревья сравнительно богаты зольными элементами, особенно листья. В золе много Са (до 20%), меньше К и Si, еще меньше Мg, А1, Р и меньше всего Fе, Мn, Nа, С1. Это предопределяет возможность биогенной аккумуляции в почвах S, Р, Са, К, Мg, Мn.

Ежегодный растительный опад в несколько раз меньше, чем во влажных тропиках, и темп его разложения меньше из-за более низких температур и зимнего перерыва. Скорость разложения меньше скорости накопления спада, поэтому для зональных бурых лесных и серых лесных почв характерна лесная подстилка (100—150, местами до 500 ц/га), практически отсутствующая во влажных тропиках. Много накапливается и гумуса (до 10% и более в горизонте А1). Са и другие катионогенные элементы, образующиеся при разложении растительных остатков, нейтрализуют большую часть органических кислот, в связи с чем реакция гумусового горизонта почв слабокислая или даже нейтральная, хотя встречаются и кислые среды с рН = 4- 5.

Ярко выражены два основных класса — бескарбонатный (Н⁺-Са²⁺) и кальциевый (Са²⁺).

В ландшафтах Н-Са класса верхние горизонты бурых и серых лесных почв выщелочены от карбонатов. В теплое и влажное лето в почве и залегающей под ней коре выветривания энергично протекает разложение первичных силикатов с образованием гидрослюд, монтмориллонита и других глинистых минералов, накапливаются бурые гидроксиды Fе. В результате почва, кора выветривания, склоновые и другие континентальные отложения приобретают бурый цвет и тяжелосуглинистый состав.

Кора выветривания менее мощна и менее выщелочена, чем во влажных тропиках. Здесь не образуются гидроксиды А1, не столь энергичен вынос Са, Мg и других катионов. В слабой степени из почвы выносится кремнезем.

Формирование химического состава грунтовых и поверхностных вод в основном зависит от разложения органических веществ. Поверхностные и грунтовые воды слабоминерализованы (менее 0,5 г/л), гидрокарбонатно-кальциевые.

В ландшафтах Са-класса коры выветривания и континентальные отложения содержат СаСО₃, в формировании химического состава вод важная роль принадлежит

его растворению. Воды здесь также гидрокарбонатно-кальциевые, но более минерализованные, часто жесткие.

Влажный климат ландшафтов широколиственных лесов благоприятствует энергичному стоку. С наземным стоком выносится около 2,5—3,5 ц/га солей, несколько меньше, чем потребляется растительностью за год (3,5—5,0 ц/га). Главным источником солей в водах служат биологический круговорот и выветривание (до 80%).

Хорошие климатические условия, плодородные почвы определили важную роль ландшафтов в сельском хозяйстве. Во многих районах леса вырублены и почвы распаханы. Однако "естественный химизм" ландшафта не обеспечивает необходимого уровня развития сельского хозяйства. Дефицитны N, Р, К, местами Со, Сu, Zn, Мn, I, Мо, В и др. Избыточных элементов почти нет (за исключением ландшафтов рудных месторождений).

Итак, главная геохимическая особенность ландшафтов широколиственных лесов состоит в ежегодном продуцировании 80—150 ц/га живого вещества и средней скорости его разложения. При разложении органических веществ кислотные продукты распада частично нейтрализуются катионами, реакция почв кислая, слабокислая или близка к нейтральной, кислое выщелачивание выражено слабо, в почве накапливаются биогенным путем многие элементы.

Таежные ландшафты - наиболее распространенный тип ландшафтов, образующий единую таежную зону от западных до восточных границ в России и Канаде.

В южной тайге биомасса превышает 300 т/га и только в северной понижается до 100 т/га. Более половины биомассы представлено древесиной.

Ежегодная продукция в южной тайге почти такая же, как в широколиственных лесах (85 ц/га против 90 в дубравах), в северной тайге — вдвое меньше (40—60 ц/га).

Растительный опад в южной тайге меньше, чем в лиственных лесах (55 ц/га против 65), еще меньше он в северной тайге — 35 ц/га.

Хвойные деревья беднее золой, чем лиственные. Особенно важны различия зольности хвои и листьев, так как хвоя играет ведущую роль в опаде деревьев (более 50%). Зольность хвои — 2—3,5%, листьев широколиственных пород — 5- 8%. Еще важнее различия в качественном составе золы: в хвое большую роль играет SiO₂ и меньшую Са.

Клеточный сок хвои ели, сосны и лиственницы содержит свободные органические кислоты, его рН 4,5—6,5; рН таежных трав также нередко кислый (кислица и другие травы). Следовательно, уже в растениях создается характерная геохимическая особенность таежного ландшафта — кислая среда.

В холодной тайге разложение органических веществ протекает медленнее, чем в широколиственных лесах, микроорганизмы работают не столь энергично, время их деятельности в году короче, некоторые группы бактерий отсутствуют. Масса подстилки более чем в 10 раз превышает опад зеленой части. Этим тайга резко отличается от других типов лесных ландшафтов:

• влажные тропические леса (масса подстилки – 6-25 ц/га, масса опада – до 300 ц/га);
• широколиственные леса (масса подстилки – 125-250 ц/га, масса опада – до 65 ц/га);
• тайга (масса подстилки – 250-1000 ц/га, масса опада – до 50 ц/га);

По ряду особенностей таежные ландшафты ближе к влажным тропикам, чем к широколиственным лесам:

В растительном опаде елового леса эквиваленты кислотных органических соединений в десятки раз превышают эквиваленты катионов золы и N. Низкое содержание сильных оснований (Са, Мg, Nа, К) в золе при отсутствии их подвижных форм в горных породах обуславливает кислый характер почвенных растворов: часть органических кислот существует в свободной форме, обеспечивая кислую реакцию лесной подстилки и верхних горизонтов почвы.

Хвойные леса (хвойно-гинковая тайга) появились на Земле в середине пермского периода около 250 миллионов лет назад. Во влажном и теплом климате кислое выщелачивание распространялось на всю почву и кору выветривания, то в холодном климате современной тайги эти процессы охватывают лишь верхние десятки сантиметров почвенного профиля.

Через 100 млн. лет в середине мелового периода появились покрытосеменные, листва которых более богата Са, что помогало деревьям бороться с кислым выщелачиванием в почвах. Однако это было только в умеренном поясе, где сформировались ландшафты широколиственных лесов Н—Са-классов (а не Н-класса как в тайге).