Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Геоботанические исследования для решения ряда экологических задач и поисков месторождений полезных ископаемых

Покупка
Основная коллекция
Артикул: 619916.02.99
Доступ онлайн
250 ₽
В корзину
Представлены общие сведения о развитии геоботанических исследований. Показана взаимосвязь геоботаники с геологическими явлениями и процессами, введено понятие биоиндикации. Раскрыты причины геоботанических изменений и их закономерности проявления в биосфере. В числе факторов геоботанических изменений рассмотрены влияние концентрации отдельных химических элементов, ландшафтно-геохимические факторы, включая процессы, характерные для селитебных ландшафтов, физические воздействия. Для студентов высших учебных заведений, получающих образование по направлениям (специальностям) «Ботаника», «Биохимия», «Геохимия», «Биология», «Геология», «Геология и геохимия полезных ископаемых», «Картография», «Геоэкология», «Почвоведение», «Экология». Может использоваться при подготовке, повышении квалификации и переподготовке кадров в области экологии и геологии. Представляет интерес для ученых и специалистов.
Алексеенко, В. А. Геоботанические исследования для решения ряда экологических задач и поисков месторождений полезных ископаемых : учебное пособие / В. А. Алексеенко. - Москва : Логос, 2020. - 244 с. + цв. вкл. - (Новая университетская библиотека). - ISBN 978-5-98704-473-5. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1214514 (дата обращения: 29.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
Представлены общие сведения о развитии геоботанических исследований. Показана взаимосвязь геоботаники с геологическими явлениями и процессами, введено 
понятие биоиндикации. Раскрыты причины 
геоботанических из ме нений и их закономерности прояв ления в биосфере. В числе факторов геоботанических изменений 
рассмот ре ны влияние концентрации отдельных хи мических элементов, ландшафтногео химические факторы, включая процес сы, 
характерные для селитебных ланд шафтов, 
физические воздействия.

Геоботанические исследования

ГЕОБОТАНИЧЕСКИЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ
для решения ряда экологических
задач и поисков месторождений
полезных ископаемых

Москва • Логос • 20 20

В.А. Алексеенко

УДК 550
ББК 26.3
А47

Серия основана в 2003 году

Р е ц е н з е н т ы
В.В. Добровольский, доктор географических наук, профессор
В.П. Парначев, доктор геологоминералогических наук, профессор
Т.Г. Тайсоев, доктор географических наук, профессор

Алексеенко В.А.
Геоботанические исследования для решения ряда экологических задач и поисков месторождений полезных ископаемых: 
учеб. пособие / В.А. Алексеенко. – М.: Логос, 2020. – 244 с. + 
цв. вкл. – (Новая университетская библиотека).

ISBN 9785987044735

Представлены общие сведения о развитии геоботанических исследований. Показана взаимосвязь геоботаники с геологическими явлениями и процессами, введено понятие биоиндикации. Раскрыты причины геоботанических изменений и их закономерности проявления в
биосфере. В числе факторов геоботанических изменений рассмотрены влияние концентрации отдельных химических элементов, ландшафтногеохимические факторы, включая процессы, характерные для
селитебных ландшафтов, физические воздействия.
Для студентов высших учебных заведений, получающих образование по направлениям (специальностям) «Ботаника», «Биохимия»,
«Геохимия», «Биология», «Геология», «Геология и геохимия полезных
ископаемых», «Картография», «Геоэкология», «Почвоведение», «Экология». Может использоваться при подготовке, повышении квалификации и переподготовке кадров в области экологии и геологии. Представляет интерес для ученых и специалистов.

УДК 550
ББК 26.3

ISBN 9785987044735
Алексеенко В.А., 2020 
Логос, 2020

А47

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие ...................................................................................................................7
Введение ..........................................................................................................................9
Глава 1. Общие сведения ......................................................................................... 13
1.1. Биоиндикация ........................................................................................... 13
1.2. Краткие сведения о развитии геоботанических исследований ... 16
1.3.  Выводы ....................................................................................................... 23
Контрольные вопросы...................................................................................... 23
Глава 2. Основные геоботанические изменения и причины, обуславливающие их появление ................................................................................................ 25
2.1. Основные геоботанические изменения ............................................. 25
2.2. Основные причины, вызывающие геоботанические изменения .... 26
2.3. Выводы ........................................................................................................ 35
Контрольные вопросы...................................................................................... 35
Глава 3. Влияние концентраций отдельных химических элементов
в среде обитания организмов на их изменения ................................................. 36
3.1. Некоторые биогеохимические особенности живых организмов ..... 36
3.2. О роли химических элементов в жизни организмов .................... 39
3.3. Влияние концентраций химических элементов на геоботанические изменения растений .................................................................. 42
3.4. Выводы ........................................................................................................ 52
Контрольные вопросы...................................................................................... 53
Глава 4. Некоторые общие закономерности проявления геоботанических
изменений в биосфере ............................................................................................... 54
4.1. Закон поведения химических элементов в биосфере ................... 54
4.2. Закон о связи между экологогеохимическими изменениями
в пределах одного ландшафта ............................................................... 59
4.3. Закон об изменениях, вызываемых революционной заменой
одних ландшафтов другими .................................................................. 62
4.4. Закон об ассоциациях химических элементов, образующих
крупные техногенные геохимические аномалии............................. 63
4.5. Выводы ........................................................................................................ 64
Контрольные вопросы...................................................................................... 65
Глава 5. Геоботанические изменения, связанные с природными ландшафтногеохимическими (экологогеохимическими) изменениями
в среде произрастания растений ............................................................................ 66
5.1. Общие сведения........................................................................................ 66
5.2. Изменения, вызываемые меняющимися концентрациями
ряда химических элементов ................................................................. 80
5.2.1. Изменения, вызванные влиянием химических элементов,
слагающих рудные тела................................................................ 81
5.3. Изменения, вызываемые  сменой почвоподстилающих (почвообразующих) горных пород .................................................................. 96
5.3.1. Общие сведения ............................................................................. 96

5.3.2. Отдельные примеры развития геоботанических изменений, связанных с изменением почвоподстилающих горных пород .......................................................................................109
5.4. Изменения, вызываемые меняющимся соотношением форм
нахождения ряда химических элементов .......................................114
5.4.1. Общие сведения...........................................................................114
5.4.2. Отдельные примеры развития геоботанических изменений,
связанных с меняющимся соотношением форм нахождения
химических элементов в среде произрастания растений ...116
5.5. Выводы ......................................................................................................118
Контрольные вопросы....................................................................................120
Глава 6. Геоботанические изменения, связанные с техногенными ландшафтногеохимическими (экологогеохимическими) изменениями
в среде произрастания растений ..........................................................................122
6.1. Общие сведения......................................................................................122
6.2. Геоботанические изменения в природных ландшафтах, вызываемые деятельностью отдельных предприятий ...........................123
6.3. Изменения, вызываемые загрязнением ландшафтов нефтью .....140
6.4. Геоботанические изменения в сельскохозяйственных ландшафтах .......................................................................................................145
6.5. Геоботанические изменения в аквальных ландшафтах...............163
6.6. Изменения, связанные с меняющимся ионизирующим воздействием ........................................................................................................168
6.6.1. Общие сведения...........................................................................168
6.6.2. Влияние ионизирующего воздействия на наземные фитоценозы .........................................................................................169
6.7. Выводы ......................................................................................................171
Контрольные вопросы....................................................................................173
Глава 7. Геоботанические изменения в селитебных ландшафтах ............175
7.1. Общие сведения о селитебных ландшафтах ..................................175
7.2. Некоторые экологогеохимические особенности селитебных
ландшафтов ..............................................................................................186
7.3. Аномальное изменение скорости роста ветвей деревьев ...........198
7.4. Изменения, представляющие заболевания и отмирание растений ..211
7.5. Выводы ......................................................................................................215
Контрольные вопросы....................................................................................216
Глава 8. Геоботанические изменения, обусловленные физическим воздействием на растительные организмы .............................................................217
8.1. Общие сведения......................................................................................217
8.2. Изменения, вызываемые меняющимися температурным режимом и освещенностью............................................................................218
8.3. Изменения, связанные с перемещением воздушных масс .........223
8.4. Изменения, вызванные непосредственным уничтожением
растительности ........................................................................................225
8.5. Выводы ......................................................................................................227
Контрольные вопросы....................................................................................228
Библиографический список....................................................................................229
Предметный указатель ............................................................................................235

Оглавление

ПРЕДИСЛОВИЕ

В настоящее время у многих исследователей геохимиков, биогеохимиков, ботаников и экологов снова возник интерес к особенностям развития геоботанических изменений. Объясняется
это в основном практической потребностью проведения относительно дешевых и довольно простых работ для выявления экологически неблагоприятных зон. Кроме того, геоботанические исследования могут способствовать более быстрому решению ряда
задач, стоящих перед геологами.
В предлагаемой книге по возможности учтены основные геоботанические изменения растений, сведения о которых (изменениях) накапливались столетиями при проведении поисков месторождений полезных ископаемых с помощью геоботанических
методов. Эти изменения во многом можно брать за своеобразную
основу и при установлении их связи с формированием экологически неблагоприятных зон. В последние десятилетия появились
данные и о геоботанических изменениях, связанных с антропогенным загрязнением отдельных участков биосферы.
Опубликованные материалы и результаты геоботанических
исследований, проводимых в Новороссийском научноисследовательском институте Геохимии биосферы Южного федерального
университета, под руководством автора, легли в основу предлагаемой книги. Она адресована широкому кругу студентов, аспирантов
и специалистов, связанных в своей работе и учебе с проблемами
экологии, биогеохимии, геохимии, поисков месторождений полезных ископаемых, геологического картирования, сельского хозяйства. В книге приведены конкретные данные о геоботанических
изменениях растений, произрастающих в условиях существенно
повышенных и пониженных концентраций химических элементов (их соединений).
Так как автор предлагаемой работы является геологомгеохимиком, в книге довольно много внимания уделено описанию экологогеохимических условий произрастания растений на различных
рудных месторождениях и на участках с техногенным загрязнением. Считаю, что без этого невозможно говорить о причинах появления определенных геоботанических изменений.
Для проверки усвоения студентами излагаемого в книге материала в конце каждой главы даются контрольные вопросы.
Улучшению этой работы и ее скорейшему изданию помогли
рецензенты, которым я выражаю свою искреннюю благодарность.
Я также благодарен сотрудницам НИИ ГБ ЮФУ Демченко В.В.
и Гладковой А.Д., помогавшим мне в оформлении книги.

В.А. Алексеенко

Предисловие

ВВЕДЕНИЕ

Решение экологических проблем во многом определяет устойчивое развитие как страны в целом, так и ее отдельных регионов.
Одной из задач, входящих в число этих проблем, является выделение экологически неблагоприятных зон. В некоторых случаях
выделение таких зон возможно и без проведения дорогих работ, и
без геоботанических наблюдений, только в результате обычных
визуальных осмотров по сравнительно редким маршрутам, располагающимся в районах основных потенциальных загрязнителей.
К последним обычно относят населенные пункты, отдельные промышленные предприятия, отвалы горных выработок, свалки промышленных и бытовых отходов. При этом обычно выявляемые
визуально зоны являются участками с наличием «техногенного
мусора» (бутылок, банок, пакетов), резко повышенной запыленности, неприятных запахов и других признаков, как правило,
механического загрязнения территорий. По наличию таких участков очень часто на организации накладываются штрафы и различные
другие взыскания. Это, конечно, правильно, но наиболее опасное загрязнение при чисто визуальном осмотре может быть не выявлено.
Несомненно, подобного чисто визуального выделения экологически неблагоприятных зон даже вблизи известных загрязнителей явно недостаточно. Кроме того, установлено, что перенос
загрязняющих веществ, с их последующей концентрацией на определенных геохимических барьерах возможен на расстояния свыше 100 км от таких загрязнителей, как крупные промышленные
центры (это далее рассмотрено в книге). Следовательно, даже если
остановиться на обычном визуальном выделении экологически
неблагоприятных зон, то наблюдений, проводимых вблизи загрязнителей, явно недостаточно.
Следует отметить, что миграция поллютантов от перечисленных основных загрязнителей происходит и с газовыми смесями
(сами газы и находящиеся в них коллоидные частицы), и с водными растворами (растворенные вещества, коллоиды, комплексные

соединения, взвешенные частицы и т.д.), и в результате механического перемещения на границе атмосферы и литосферы. При
этом очень часто пути миграции загрязняющих веществ нельзя
определить визуально. Точно также в большинстве случаев визуально невозможно выделить многие геохимические барьеры, на
которых происходит концентрация перемещающихся поллютантов.
В итоге в пределах экологически неблагоприятных для людей (и даже
опасных для их обычной жизнедеятельности) участков создаются зоны отдыха, сельскохозяйственные угодья и другие техногенные ландшафты, нахождение в которых и употребление в пищу
выращиваемых в их пределах продуктов чрезвычайно опасно.
Так, в районе г. Каменска–Шахтинского в пределах наиболее
загрязненного тяжелыми металлами участка было создано подсобное хозяйство, где выращивались овощи с запредельно высокой концентрацией целого ряда металлов (об этом также написано
в этой книге). Отметим, что без специальных экологогеохимических исследований выделить такой участок, а тем более даже
предварительно установить состав наиболее опасных загрязняющих веществ невозможно. Во многих городах часто в пределах экологически неблагоприятных зон (обычно вблизи пересечения
оживленных автомагистралей) создаются детские площадки. Перечисление подобных примеров можно продолжить и дальше –
они есть практически во всех регионах страны.
Отметим еще раз, что выявление таких экологически неблагоприятных зон визуальными методами в подавляющем большинстве
случаев просто невозможно. Обычно для их выделения необходимо
проведение специальных экологогеохимических исследований,
которые довольно детально рассмотрены в монографии (Алексеенко, 2006). Однако проведение на больших площадях экологогеохимических исследований для выявления соответствующих
аномалий и аномальных зон требует довольно значительных финансовых затрат. В связи с этим наиболее целесообразной является постановка экологогеохимических исследований в пределах
районов, уже выделенных по какимлибо признакам как экологически неблагоприятные. К настоящему времени такое предварительное выделение участков для последующих детальных исследований лучше всего проводить по результатам геоботанических
исследований.

Введение

Отдельное место в экологогеохимических исследованиях занимает оценка состояния водных (аквальных) геохимических
ландшафтов. Как показал опыт проведения геоботанических
работ в пределах таких ландшафтов, они (геоботанические исследования) также чрезвычайно перспективны для выявления
экологически неблагоприятных зон. Примеры такого выделения
рассматриваются далее в этой книге.
Еще одной экологогеохимической проблемой является выявление в пределах сельскохозяйственных ландшафтов участков
с недостаточным или избыточным для определенных сельскохозяйственных культур содержанием ряда элементов, в том
числе относимых к микроэлементам. В пределах таких участков
уменьшается урожайность и ухудшается качество выращиваемых продуктов. Как показывают опытные исследования, выявление в пределах сельскохозяйственных ландшафтов указанных зон
(их также следует относить к экологически неблагоприятным) возможно с помощью геоботанических наблюдений. В дальнейшем на
этих участках должны быть проведены литохимические и биогеохимические работы для установления избытка, или недостатка
конкретных химических элементов (их соединений).
Геоботанические наблюдения должны занять свою нишу и в той
части экологических исследований, которая относится к мониторинговым. Особо отметим, что геоботанические мониторинговые
исследования могут осуществляться в различном масштабе. Так,
например, можно следить за изменениями, происходящими как в
прибрежной зоне всего черноморского побережья России, так и
на отдельном небольшом участке, расположенном на пересечении
оживленных автомагистралей какоголибо населенного пункта или
около конкретного промышленного предприятия.
Многочисленные геоботанические исследования, проводимые
уже не одно столетие для поисков месторождений полезных
ископаемых, сейчас хотя и не столь актуальны, как десятилетия
назад, но могут с успехом использоваться в определенных ландшафтногеохимических условиях. А собранный при этом довольно
обширный фактический материал, может служить своеобразным
эталоном при геоботанических исследованиях, связанных с экологическими проблемами.

Введение

Больший интерес представляет в настоящее время использование данных об определенных геоботанических изменениях при
проведении геологического картирования, выделении и прослеживании зон разрывных нарушений.
Краткая информация обо всех перечисленных выше возможностях применения геоботанических методов изложена в предлагаемой книге. В ней же приводятся и конкретные примеры развития определенных геоботанических изменений под воздействием
ряда природных и техногенных факторов. В некоторых случаях
описывается и методика выявления изменений.
Сами геоботанические изменения связаны с реакцией определенных видов растений на процессы миграции и концентрации
химических элементов в биосфере. Развитие этих процессов и роль
в них живого вещества четко сформулированы в законе Владимира Ивановича Вернадского.
 Миграция химических элементов в биосфере происходит при
непосредственном участии живого вещества или же она происходит в среде, химические особенности которой обусловлены
живым веществом, существовавшим и существующим в биосфере со времени ее образования.
Естественно, что эти процессы не могут быть одинаковыми для всей
биосферы и изменяются в зависимости от определенных ландшафтногеохимических условий в ее различных частях. Для того чтобы при
решении конкретных экологических или геологических задач геоботаническими методами исключить влияние многих побочных ландшафтногеохимических факторов, все геоботанические исследования
целесообразно проводить с использованием ландшафтногеохимической основы. Так как студентам не всех специальностей читается курс
«Геохимия ландшафтов», то очень кратко основы этого курса приводятся в книге. Для тех, кто заинтересуется этой проблемой, можно предложить учебники, рекомендованные для студентов вузов Министерством образования, а также научные монографии (Перельман, 1975;
Перельман, Касимов, 1999; Алексеенко 1987–2006).
Поскольку практически все изменения растительных организмов и смена их ассоциаций происходят довольно закономерно и
объясняются определенными законами развития экологогеохимических изменений в биосфере, то в книге дается очень краткое
рассмотрение этих законов.

Введение

Глава 1
ОБЩИЕ  СВЕДЕНИЯ

1.1. Биоиндикация

Термин «биоиндикация» подразумевает метод оценки биотических и абиотических факторов среды обитания организмов при
помощи различных систем этих организмов, а также отдельных
организмов или даже их частей. Следует сразу же отметить, что,
как правило, для оценки определенных факторов среды обитания
используются не все организмы, обитающие в исследуемом районе, а лишь отдельные из них. К ним относятся те, у которых явно
выражены (как реакция на изменение условий произрастания)
определенные изменения в развитии. Довольно часто для фиксации изменений экологической (экологогеохимической) обстановки в среде обитания используются только определенные части конкретных растений. Иногда для этой цели используются
изменения состава растительных сообществ, обычных для ландшафтногеохимических условий рассматриваемого региона.
Организмы (их отдельные части и сообщества), жизненные функции которых настолько тесно связаны с определенными показателями, характеризующими среду их обитания, что могут применяться для оценки состояния этой среды, получили название
биоиндикаторов (Биоиндикация загрязнения наземных экосистем/
под ред. Р. Шуберта, 1988; Основы экологии, биоиндикации и биотестирования водных систем/под ред. В.В. Куриленко, 2004 и др.).
Биоиндикация может быть прямой и косвенной. Прямой индикация является в тех случаях, когда рассматриваемый фактор изменения среды оказывает непосредственное воздействие на используемый для оценки биоиндикатор. Так, когда под влиянием
высоких концентраций никеля резко изменяется морфология
цветка анемоны (см. гл. 5), мы имеем дело с прямой индикацией.
Когда же биоиндикатор реагирует лишь на влияние тех факторов,
которые сами изменились под влиянием изучаемого фактора, то
речь идет о косвенной индикации и, соответственно, о косвенном

биоиндикаторе. Примером такой индикации ионизирующего воздействия может служить довольно бурное развитие отдельных
видов растений за счет не этого воздействия, а исчезновения растенийконкурентов вследствие излучения.
Оценка изменений в среде существования организмов с помощью биоиндикации может осуществляться на различных уровнях
организации живого вещества. Обычно выделяется шесть основных уровней: 1 – молекулярный; 2 – субклеточный и клеточный;
3 – организменный; 4 – популяционный; 5 – экосистемный; 6 – биосферный (Осмоловская и др., 2004). На низших уровнях организации живой материи биоиндикация чаще является прямой. При
этом преобладают специфические виды биоиндикации, обуславливаемые изменением определенного фактора, от которого зависит состояние среды обитания. На высших уровнях значительное
развитие получила косвенная биоиндикация. В настоящее время
преобладающее развитие получила как раз биоиндикация, связанная с изменениями организмов, происходящими на высших уровнях организации растений. Это можно объяснить сравнительной
простотой и дешевизной данного вида биоиндикации. (Именно
эти факторы и вызвали определенный всплеск геоботанических
исследований в начале настоящего века.)
Необходимо указать также на то, что изменения условий произрастания растений, отмечаемые на низших уровнях организации
живого вещества, обычно фиксируются и на высших уровнях. Сказанное довольно хорошо отражено в исследованиях Е.И. Голубевой и А.Ф. Говоровой (Голубева, Говорова, 2006), проведенных в
лесных ландшафтах в районе медноникелевого комбината «Североникель» (подробнее см. гл. 5). Изменения, установленные
этими авторами в экологически неблагоприятных условиях на молекулярном уровне (изменение соотношения пигментов, разрушение ненасыщенных липидов), выявляются на субклеточном и
клеточном (изменения морфологии и числа хлоропластов, объемов клетки и т.д.), а также на организменном (изменение размеров
и формы листьев) и популяционном (изменения состава растительных сообществ) уровнях. Отметим еще раз, что последние из
указанных в этом списке изменения довольно просто отмечать
при геоботанических исследованиях, проводимых в различных
масштабах.

Глава 1. Общие сведения

Доступ онлайн
250 ₽
В корзину