Файл: Общее мерзлотоведение..pdf

С о л и ф л ю к ц и е й [9, 10] называется медленное течение сверху вниз выветрелых горных пород, пропитанных водой. Ее развитию способствует наличие мерзлого субстрата и высокая влажность склоновых отложений, обусловленная водоупорностью этого субстрата и невозможностью глубокой инфильтрации осад­ ков. Именно эти обстоятельства и привели к тому, что солифлюкцию стали относить к криогенным процессам, хотя она имеет ме­ сто не только на территории мерзлой зоны. Скорость течения силь­ но увлажненного грунта обычно не превышает нескольких санти­ метров в год, но бывает и более значительной, достигая десятков метров в сутки. При медленной солифлюкцни скорости движения

грунта измеряются миллиметрами или первыми сантиметрами в год.

Различают аморфную и структурную солифлюкцию. Первая представляет собой медленное вязко-пластичное течение переувлаж­ ненных рыхлых пород, захватывающее весь оттаявший слой. Ско­ рость движения в разных частях этого слоя различна. В резуль­ тате солифлюкционного процесса, развивающегося на склонах гор, речных долин, озерных котловин, возникают солифлюкционные языки, потоки, террасы, покровы или валы, сложенные обычно неотсортированным материалом. Механизм структурной солифлюкции более сложный. Г. Ф. Гравис [10] рассматривает его как соче­ тание трех процессов: 1) выдавливания грунтовой массы на по­ верхность при неравномерном промерзании достаточно мощного сильно увлажненного сезонноталого слоя; 2) перемещения в свя­ зи с этим грунтовой массы, зажатой под мерзлым слоем, вниз по склону; 3) оплывания грунтовой массы, выдавленной на поверх­ ность.

В результате такого хода солифлюкционного процесса проис­ ходит дифференциация материала склоновых отложений с форми­ рованием солифлюкционных полос, окаймленных бордюром из дернины и грубообломочного материала. Эти полосы, в свою очередь, образуют структурно-солифлюкционные покровы. Раз­ витие структурной солифлюкцни возможно даже на очень поло­ гих склонах крутизной 1—3°.

Процессы солнфлюкции во многих случаях могут быть спро­ воцированы нарушением дернового покрова склонов. Это наруше­ ние само по себе снижает устойчивость рыхлых склоновых отло­ жений и, кроме того, предопределяет возможности инфильтрации осадков на участках разрыва дернины, что, в свою очередь, спо­ собствует увеличению влажности склоновых отложений. В таких неблагоприятных условиях процессы солифлюкцни иногда при­ обретают катастрофические масштабы.

К явлению солифлюкцни близки процессы криогенного спол­ зания (десерпции), приобретающие особенно большое значение при движении вниз по склону крупнообломочного материала, не способного к солифлюкционному течению.

246

Г л а в а X I

РАСТИТЕЛЬНОСТЬ И МЕРЗЛАЯ ЗОНА

Между развитием растительного покрова и процессами про» мерзания и протаивания почв и подстилающих пород существует глубокая и многосторонняя взаимосвязь, особенно наглядно про­ являющаяся в условиях сплошного распространения мерзлой зоны. Проблема взаимосвязи имеет три аспекта:

1) влияние процессов промерзания и протаивания почв и под­ стилающих пород на растительность;

2) влияние растительности на промерзание и протаивание;

3) растительность как индикатор мерзлых или талых пород. Влияние процессов промерзания и протаивания почв и под­ стилающих пород на растительность. О характере корневой системы в районах вечной мерзлоты первые сведения содержатся еще в дореволюционной работе В. Н. Сукачева [1]. В этой работе отмечается, что у лиственницы имеется тенденция к образованию стержневого корня. Однако в 5—10-летнем возрасте она обычно начинает интенсивно развивать боковые корни, а главный корень прекращает свой рост. Корни лиственницы своей нижней частью

нередко бывают погружены в мерзлоту.

Вопрос о систематическом изучении взаимовлияния мерзлых пород, почв и растительности впервые был поставлен в трудах Амурской экспедиции, работавшей в первое десятилетие нашего века под руководством Н. И. Прохорова [2].

Относительно корневых систем Н. И. Прохоров писал: «При исследованиях корневой системы древесной растительности инте­ ресно проследить ее зависимость от глубины залегания мерзлоты ввиду наблюдений, указывающих на изменение характера кор­ невой системы некоторых видов при приближении и прикоснове­ нии с мерзлыми слоями, на способность некоторых древесных пород развивать боковые корни в ущерб стержневому, а также на способности некоторых растений прокладывать свою корневую систему в мерзлых слоях. Такое же явление замечается у многих болотных растений, если мерзлота близко подходит к поверх­

ности почвы».

Позднее ряд положений о взаимовлиянии мерзлой зоны и рас­ тительности высказал М. И. Сумгин. Он считал необходимым привлечь биологов к изучению вечной мерзлоты, ибо она сущест­ венным образом влияет на земледелие.

249

Теоретические разработки о влиянии низких температур на физиологию растений есть в трудах немецких ученых конца XIX в. Ю. Сакса, А. Шимпера. Последним была обоснована те­ ория «физиологической сухости» холодных почв. Согласно этой теории, корни растений не могут поглощать воду из холодной почвы. В мерзлой зоне при постоянной низкой температуре кор­ невые системы растений не в состоянии устранить несоответствие между поступлением воды из почвы и расходом ее в процессе транспирации.

Большинство ботаников, работавших на Севере, оценивая значение мерзлой зоны для развития растений, опирались в своих выводах на эту теорию. Так, крупный ботаник Б. Н. Городков [3, 4] подчеркивает, что древесные виды гибнут в основном в лет­ ний период: позднее оттаивание мерзлоты ведет к безлесью.

Дальнейшие разносторонние исследования влияния темпе­ ратуры почвы на жизнь растений в целом и на морфологию кор­ невой системы в частности главным образом благодаря работам Института мерзлотоведения им. В. А. Обручева намного расши­ рили знания об особенностях жизнедеятельности растений в свое­ образных условиях мерзлой зоны.

Накопленные материалы позволили выделить три типа кор­ невых систем у дикой растительности Севера в соответствии со степенью углубления их в почву.

Первый тип — растения, у которых корневая система распо­ ложена преимущественно в самых верхних горизонтах почвы. Корни этих растений редко проникают глубже чем на 25—35 см, но значительно распространяются в ширину. Подобная корневая система свойственна почти всем древесным видам и кустарникам.

Второй тип — растения, у которых корневая система прони­ кает сквозь торфяно-моховой горизонт и интенсивно развивается в минеральных горизонтах. Корни достигают своими окончани­ ями почти самой поверхности мерзлой зоны, но никогда в ней не обнаруживаются. Представители растений с корневой системой этого типа — вейник и шиповник.

Третий тип — растения, корневая система которых разви­ вается в талой части почвенного профиля, но систематически обнаруживается и в мерзлых горизонтах почвы. К этому типу относятся хвощ, осока, морошка.

Однако в настоящее время нет Оснований утверждать, что находимые в конце вегетации в мерзлых горизонтах почвы жиз­ недеятельные корни активно врастают в мерзлые слои. Вероятнее всего, наблюдаемое явление связано с проникновением корней в более глубокие горизонты в благоприятные по тепловому режиму годы в периоды максимального протаивания. В последующие более холодные годы, когда почва оттаивает на меньшую глу­ бину, корни оказываются в пределах мерзлой зоны.

Исследования водного режима растений, выполненные как в природных условиях Крайнего Севера, так и в вегетационных

250

различного типа. В последующие годы накопление материалов шло отрывочно и медленно. Систематические и многолетние исследования в этом направлении выполнены А. Г1. Тыртиковым [8].

Р о л ь р а с т и т е л ь н о с т и в т е п л о - и в л а г о- о б о р о т е п о ч в и г р у н т о в . Под растительным покровом интенсивность солнечной радиации уменьшается в 100 раз и более по сравнению с участками, лишенными растительности. При этом листопадные древесные насаждения пропускают под полог леса 3—5% падающей радиации. Травяной покров задерживает 54—65% радиации, достигшей поверхности травяного яруса. Таким образом, растительный покров существенно уменьшает количество тепла, поступающего в почву и используемого на ее нагревание.

В северных редколесьях особенно большое значение имеет испарение и транспирация напочвенного мохового и лишайнико­ вого покрова. Интенсивное испарение напочвенного покрова влечет за собой снижение температуры приземных слоев воздуха и увеличивает его влажность. В целом влияние транспирации и испарения на приток тепла в почву сложное и многостороннее. В результате всех процессов поступление тепла на нагревание почвы на участках, занятых растительностью, меньше, чем на ого­ ленных .

Любой растительный покров уменьшает скорость воздушных потоков. Небольшая скорость ветра снижает испарение с поверх­ ности почвы, повышает влажность приземных слоев воздуха и задерживает отдачу тепла поверхностными горизонтами почвы.

Растительность способствует снегонакоплению и ограничивает ветровое перераспределение спегового покрова в зимнее время. Весной растительный покров замедляет таяние снега, а наличие мерзлой почвы ограничивает просачивание талых вод в нее.

Растительный покров задерживает значительное количество как твердых, так и жидких осадков. Эти осадки испаряются, не достигая почвы. Доля задержанных древесным пологом осад­ ков в еловых насаждениях несколько больше трети выпавших осадков. Напочвенный покров из лишайников способен задер­ жать столько же влаги, а водоудерживающая способность пок­ рова из зеленых мхов в 2 раза больше, чем у полого сомкнутого елового леса. Еще более влагоемка лесная подстилка, особенно в хвойном лесу. Так, в еловом лесу подстилка мощностью 5 см способна задержать в 4 раза больше влаги, чем сомкнутый дре­ востой. Практически это значит, что в сомкнутом еловом лесу все осадки перехватываются кроной, напочвенным покровом пли лесной подстилкой.

В зоне распространения мерзлых пород решающую роль в за­ держании летних осадков играет напочвенный покров, состоящий преимущественно из мхов и лишайников. Перехватывание части осадков напочвенным покровом существенно уменьшает коли­ чество тепла, поступающего в почву.

254