1 Принимая, что 1 т/км соответствует слою 4 • ю"4 мм. 184

землях экваториальной зоны, влажных муссонных тропиков, Лёссового плато (Китай) величина М, достигает 2000 — 3000 т/км²*год.

Со стоком взвешенных наносов ландшафты суши теряют ежегодно примерно 22 — 28 млрд. т вещества, что составляет 150— 180 т/км², или слой толщиной около 0,1 мм. Такой скорости выноса достаточно, чтобы полностью «смыть» всю сушу до уровня Мирового океана за 10 — 15 млн. лет.

Другим мощным фактором удаления твердого материала из ландшафтов служит дефляция. Выходные эоловые потоки наиболее интенсивны в аридных областях, а также на распаханных территориях. Единичная пыльная буря в Средней Азии и Казахстане выносит из плакорных почв 10 — 100 т/км² вещества, из песчаных массивов— 5 — 10 т/км², а из солончаков — 100 — 1000 т/км². Знаменитая пыльная буря, случившаяся в США в 1934 г., унесла за сутки 300 млн. т почвенных частиц с площади 3 млн. км² (главным образом с сельскохозяйственных земель), т. е. в среднем по 100 т с каждого квадратного километра.

Глобальные масштабы дефляции и эоловой миграции вещества в целом оценить чрезвычайно трудно. По разным оценкам количество поступающего в атмосферу твердого вещества определяется в й*10¹⁰ — й*10^п т/год. Эти величины соизмеримы со стоком взвешенных наносов или даже превосходят его. Однако в отличие от твердого стока эоловая миграция не представляет собой полностью необратимого потока. Частицы пыли удерживаются в атмосфере в среднем от 1 до 10 сут. За это время, находясь в обороте, они могут осесть частью в том же ландшафте, частью — в соседних или даже более отдаленных ландшафтах и, наконец, частью — за пределами суши, т. е. в Мировом океане. В настоящее время не представляется возможным дать количественную характеристику всех составляющих эоловой миграции вещества для всей ландшафтной оболочки и разных типов ландшафтов. Имеются лишь приблизительные расчеты для некоторых регионов. Так, по Н. Ф. Глазовскому, в Средней Азии и Казахстане область эолового выноса занимает площадь в 3 млн. км . Из нее ежегодно выдувается 0,3 — 3,0 млрд. т пыли, т. е. 100 — 1000 т/км².

Выходные потоки водорастворимых веществ заслуживают отдельного рассмотрения. Фильтруясь под действием гравитации в почво-грунты и горные породы, атмосферные осадки обогащаются растворимыми солями (в том числе органического происхождения), которые вовлекаются в биологический круговорот, частью выносятся за пределы геосистемы с речным и глубинным стоком. Наиболее изучен речной ионный сток. Масса растворенных веществ, выносимых мировым речным стоком, почти на порядок меньше стока взвешенных наносов и определяется в 2,5 — 5,5 млрд. т. Согласно М. И. Львовичу, средний глобальный модуль ионного стока равен 20,7 т/км , что соответствует слою химической денудации в 0,008 мм. В аридных ландшафтах речные воды сильно минерализо-

185

ваны, но в силу слабого развития речного стока вынос ионов невелик. В гумидных ландшафтах, напротив, речные воды обильны, но слабо минерализованы. Поэтому зональные различия ионного стока относительно невелики. Для тундры, тайги и пустыни типичны близкие значения модуля ионного стока (М_и, как правило, не выше 10 — 15 т/км *год) . В зонах широколиственных лесов и лесостепи М_и достигает 20 — 30 т/км *год, а в зоне экваториальных лесов он близок к 35 т/км *год. Более существенны азональные контрасты, связанные с распространением карбонатных и гипсоносных, а также вулканических пород. В таких условиях даже в тайге М„ может составлять 50 — 80 т/км²*год, а слой химической денудации достигает 0,03 — 0,05 мм. Наиболее интенсивной химической денудации подвергаются горные карстовые ландшафты, где годовой вынос растворимых солей достигает 100 — 200 т/км² и более, а слой денудации — свыше 0,05 мм (в Динарском нагорье — около 0,1 мм, в карстовых ландшафтах Большого Кавказа — до 0,2 — 0,3 мм).

Второй важный выходной ионно-солевой поток связан с глубинным подземным стоком, который образуется в результате инфильтрации растворов в глубокие водоносные горизонты, залегающие ниже уровня местных базисов речного стока. В областях питания артезианских бассейнов таким путем происходит интенсивный вынос солей из ландшафта. В аридных областях, где практически отсутствует речной сток, глубинный сток служит важнейшим фактором удаления растворимых веществ из ландшафта. Согласно Н. Ф. Глазовскому, в аридном регионе Средней Азии и Казахстана область глубинного выноса солей занимает 1,4 млн. км , т. е. треть всей территории. Модуль ионного глубинного стока колеблется в пределах этой области (куда входят в основном горы и предгорья) от 0,1 до 800 т/км *год (средняя — 11,4 т/км *год). Наиболее высокие величины характерны для конусов выноса предгорной полосы.

Существенную роль в миграции водорастворимых солей играют воздушные потоки. С поверхности суши соли попадают в атмосферу с пылью, а также при испарении и транспирации. Главными поставщиками атмосферных ионов служат аридные ландшафты. По расчетам Н. Ф. Глазовского, из аридной области Казахстана и Средней Азии путем испарения и транспирации в атмосферу поступает 7 млн. т солей в год (средний модуль выноса составляет 1,64 т/км²*год), а с пылью (без учета дефляции солончаков) за пределы области выноса, составляющей около 3 млн. км , уходит около 5 млн. т. Но больше всего солей (12 — 120 млн. т в год) выдувается с поверхности солончаков (модуль выноса — 100— 1000 т/км² год) .

Потеря вещества из ландшафта может частично компенсироваться за счет входных потоков, причем на фоне общей для суши убыли существуют ландшафты с положительным балансом твердого материала в результате его гравитационного и эолового перераспределения или выноса из глубинных толщ земной коры. Взвешенные нано-

186

сы не полностью выносятся в океан, часть их откладывается в русле, а многие реки при впадении в океан образуют дельты. У некоторых крупных рек (Миссисипи, Хуанхэ, Меконг, Иравади и др.) дельты растут со скоростью 50 — 100 м в год. Во внутриконтинентальных областях разгрузка потоков механического переноса обломочного материала приводит к образованию предгорных шлейфов, конусов выноса, слепых дельт и т. п.

Для некоторых ландшафтов имеет значение эоловый привнес материала. В Казахстане и Средней Азии область положительного баланса атмосферной пыли занимает, согласно Н. Ф. Глазовскому, 1,2 млн. км , а модуль осаждения пыли составляет 5 — 10 т/км *год. В горах по мере нарастания высот поступление пыли увеличивается; в высокогорьях, по некоторым данным, оно достигает около 150 т/км *год.

Один из главных факторов поступления вещества в ландшафтную оболочку — вулканизм. При извержении одного из вулканов Исландии в 1783 г. излилось 12 км³ лавы, покрывшей территорию в 56 км². Во время других сильных извержений лава покрывала площади в сотни км , ее отдельные потоки достигали длины 50— 60 км. Если излияния лав имеют преимущественно локальное (реже региональное) значение, то выбросы обломочного магматического материала — пирокластов, особенно вулканического пепла, могут оказывать глобальный эффект. Правда, этот эффект проявляется не столько в аккумуляции твердого материала, сколько в запыленности атмосферы и тем самым влиянии на тепловой баланс. Тем не менее осаждение пепла чувствительно сказывается на обширных пространствах. В той же Исландии при сильных извержениях слой пепла покрывает всю площадь острова. Объем пирокластов, извергаемых современными вулканами, примерно в 6 раз больше объема лав. Излияния лав и отложение пирокластического материала приводят к уничтожению почвенно-растительного покрова и нарушению нормального функционирования ландшафта. После такого воздействия формирование геосистем как бы начинается заново. Одно из наглядных проявлений подобных процессов — сложный профиль почв вулканических ландшафтов Камчатки, с несколькими погребенными гумусовыми горизонтами.

В глобальном балансе вещества некоторую роль играет поступление метеоритов и космической пыли, приблизительно оцениваемое в 10 млн. т в год.

Если обратиться к источникам поступления в ландшафты наиболее активной, водорастворимой части твердого вещества, то основным из них следует считать атмосферные осадки. Соли атмосферных осадков, выпадающих над сушей, имеют различное происхождение — как внешнее (океаническое, вулканическое), так и внутреннее (поступают при испарении и транспирации, а также путем вымывания из пылевых частиц, выноса из солончаков) . Выделить долю солей, образующихся в атмосферных осадках за счет местного

187

круговорота веществ, в отличие от привнесенных извне, практически не представляется возможным. Бесспорно то, что по мере удаления от морских побережий в глубь суши минерализация осадков увеличивается — от 10 г/л и менее до 20 — 30 и более (в Средней Азиидо 40 — 70 г/л). Одновременно изменяется состав ионов: в приокеанических районах преобладают С1 и Ма , в континентальных— НСОз, 8С>4, ,Са ⁺, М§ ⁺. Впрочем, возрастание участия 8О4 связывается главным образом с влиянием техногенных выбросов. В вулканических районах наблюдаются дожди с минерализацией до 250 мг/л и высоким содержанием 8О, С1, Ка .

Количество солей, выпадающих на земную поверхность с атмосферными осадками, зависит от количества и минерализации последних. Хорошо прослеживаются как зональные, так и секторные и высотно-поясные закономерности. Для тундры и тайги характерны величины порядка 5 — 10 т/км²*год (но в Восточной Сибири — менее 5 т/км²*год), широколиственной зоны Западной Европы — около 10, степей и полупустынь — 10 — 20, пустынь умеренного пояса и экваториальной лесной зоны — 20 — 30 т/км *год. С высотой в горах выпадение солей возрастает вследствие увеличения количества осадков. Заметное повышение наблюдается в вулканических районах.

Пути дальнейшей миграции ионов, поступающих в ландшафт с атмосферными осадками, разнообразны. Частично (а при слабых дождях — почти полностью) они задерживаются на земной поверхности, откуда ветром могут быть снова вынесены в атмосферу и, таким образом, образовать локальный круговорот. Из просочившихся в почву водных растворов некоторая часть ионов возвращается по капиллярам к поверхности и также участвует в локальном абиотическом круговороте солей (этот случай особенно типичен для аридных ландшафтов). Но большая или меньшая доля солей, содержащихся в почвенных растворах (в том числе атмосферного происхождения), перехватывается корнями растений и вовлекается в биологический круговорот. Наконец, некоторое количество солей выбывает из ландшафтного круговорота и формирует выходные потоки — ионный речной и глубинный сток. Надо заметить, что поступление солей с осадками, как правило, не компенсирует их потери со стоком. Наиболее значительна относительная роль этого источника в ландшафтах, формирующихся на кристаллических породах и на многолетней мерзлоте, где влияние горных пород на минерализацию поверхностных и подземных вод несущественно.

В аридных условиях привнос солей извне может происходить и путем непосредственного осаждения в виде пылевых частиц. По расчетам Н. Ф. Глазовского, в Средней Азии и Казахстане область эоловой аккумуляции солей занимает 1,2 млн. км². За год здесь осаждается 0,003 — 0,10 т/км² водорастворимых компонентов в составе пыли и 1 — 100 т/км солевых частиц из солончаков. Существенным источником поступления солей, главным образом хлоридов, служат Каспийское и Аральское моря; ветровой вынос солей из них

188

составляет 2,6 млн. т в год, через 1 км береговой линии Каспия ежегодно переносится на сушу 710т.

В районах разгрузки глубоких подземных вод, особенно в аридных межгорных впадинах, соли привносятся с глубинным стоком. В аридной части территории СССР таким путем водорастворимые вещества, преимущественно хлориды, поступают на площади около 1,9 млн. км при среднем модуле 51,6 т/км *год, способствуя засолению почв и грунтов. В гумидных ландшафтах роль этого фактора значительно меньше, поскольку здесь происходит постоянное промывание почво-грунтов и отток грунтовых вод.

Для многих районов области внутреннего стока (предгорные конусы выноса, слепые дельты, разливы, также массивы орошения) важнейшим источником поступления солей (преимущественно гидрокарбонатов) служит речной сток. В конусах выноса, интенсивно поглощающих речные воды, в низовьях таких рек, как Сырдарья, Чу и др., модуль привноса солей, по Н. Ф. Глазовскому, превышает 100 т/км *год.

Надежных данных для суждения о соотношениях входных и выходных потоков по различным конкретным ландшафтам не существует, и можно говорить лишь о некоторых общих закономерностях. В большинстве ландшафтов механический вынос твердого материала преобладает над привносом. Наиболее интенсивной механической денудации подвергаются горные ландшафты, а среди равнинных— возвышенности, сложенные рыхлыми породами (в частности, лёссами) в условиях семигумидного климата и слаборазвитой растительности, а также равнины, подверженные дефляции. Явно положительным балансом твердого вещества отличаются лишь некоторые специфические ландшафты с преобладанием процессов современной аккумуляции: вулканические, дельтовые, низменные аллювиальные равнины гумидных (преимущественно муссонных) областей, подвергающиеся частым наводнениям, подгорные пролювиальные равнины. Относительной сбалансированностью входных и выходных потоков твердого материала характеризуются ландшафты с фундаментом из прочных кристаллических пород. В любых условиях поддержанию баланса способствует мощный растительный покров.

Солевой баланс в большинстве ландшафтов, в том числе и на территории СССР, также отрицательный, поскольку поступление солей с атмосферными осадками и пылью не может компенсировать их выноса с поверхностным и подземным стоком. Дисбаланс особенно резко выражен в карстовых ландшафтах. Исключение составляют главным образом ландшафты пустынь, приуроченные к внутриконтинентальным бессточным равнинам и впадинам, где поступление солей из атмосферы превышает величину ионного стока, а для многих районов дополнительным фактором засоления служит разгрузка минерализованных речных и подземных вод, формирующихся в соседних горных системах, и отчасти также эоловый привнес солей.

В абиотической миграции веществ нередко проявляется ярко

189

выраженная внутриландшафтная контрастность по локальным геосистемам (морфологическим единицам). Плакорные (элювиальные, автономные) фации, для которых единственным источником привноса вещества служат атмосферные осадки и пыль, как правило, характеризуются резким преобладанием выходных потоков над входными. Переходные (транзитные, трансэлювиальные) склоновые фации, при наличии интенсивных сквозных потоков, могут в той или иной степени приближаться к равновесному состоянию. Что касается фаций подчиненных (супераквальных, гидроморфных, аккумулятивных), то для них наиболее типично преобладание локальных входных потоков вещества, они часто служат «геохимическими ловушками», аккумулирующими многие элементы.

Абиогенные потоки вещества по своим масштабам сильно уступают биогенным. Суммарный вынос твердого материала реками Земли примерно на порядок меньше ежегодной продукции живого вещества на суше (в сухой массе), а суммарный ионный сток — в 70 раз меньше. Если рассмотреть эти соотношения по основным элементамбиофилам, то контраст окажется еще более значительным. Вынос фосфора с ионным стоком в 1000 раз меньше его потребления организмами, азота — в 150, углерода — в 100, калия — в 12 раз; в биологическом круговороте участвует также больше магния, кальция, алюминия, кремния, чем в выходном ионном потоке. По некоторым элементам (например, сера) величины близки, явное преобладание выходных абиогенных потоков наблюдается по элементам, токсичным для большинства организмов

— хлору (в 40 раз), натрию, фтору и др.

Как уже отмечалось, биологический круговорот отличается высокой степенью замкнутости, и в выходные потоки попадает лишь небольшая часть продуцируемого органического вещества. Мировой сток органического углерода (в составе ионного речного стока) составляет около 1,7 т/км год, а сток органического вещества в целом — около 3,8, что составляет лишь несколько более 0,2% ежегодной продукции биомассы. Однако на элементы, выпадающие из биологического круговорота, приходится примерно 20% ионного стока. Основные ионы речных вод лесных ландшафтов — Са ⁺ и НСОз — образуются за счет разложения органического вещества.

Эти соотношения сильно дифференцируются по ландшафтам, притом они неодинаковы для различных химических элементов. Так, по имеющимся данным для дубово-буково-грабового леса (Бельгия), из годовой суммы поглощаемых минеральных веществ вымываются 8,2%, в том числе N — 1, Са

— 3,5, Р — 8,7, К — 25%. Для леса из каменного дуба (юг Франции) соответствующие показатели: 20,5; 1; 15; 13 и 51%. По исследованиям В. В. Пономаревой, в ельниках Карельского перешейка из ежегодного поступления с спадом вымывается (в %): N — 3, К — 6, М§ — 8, Са — 11,8 — 35.

К ландшафтам, у которых наблюдаются минимальные потери органического вещества, относятся луговые степи. Однако здесь

190

можно проследить контрастность по внутриландшафтным (морфологическим) подразделениям. Так, в плакорных фациях на вершинах грив с выходными потоками (в основном поверхностным стоком) из продуцируемого вещества выносится 1,8% С, около 1% N и зольных элементов. В то же время в аккумулятивные фации низинных болот, служащих геохимическими барьерами, дополнительно, за счет внутриландшафтного перераспределения поступает 1,3% С, около 17% зольных элементов и 0,5% N (данные Н. И. Базилевич, см. табл. 12).

В гумидных лесных ландшафтах, где утечка биогенных элементов может быть значительной, некоторая компенсация происходит за счет солей атмосферных осадков и высвобождения элементов в процессе химического выветривания горных пород. По Н. И. Базилевич, в южной тайге при выветривании высвобождается ежегодно 34,5 т/км минеральных элементов, что почти обеспечивает сбалансированность входных и выходных потоков элементов-органогенов (лишь с небольшим дефицитом в 0,5 т/км *год) . В дубравах же, где выветривание обеспечивает 12,5 т/км' элементов питания, создается даже положительный баланс (12,6 т/км ) . В тундре и пустыне, где химическое выветривание незначительно (2,3 и 0,4 т/км *год), оно не покрывает убыли минеральных веществ с выходными потоками, а в лесостепи — практически не играет роли в балансе органического вещества, который остается положительным.

Помимо частичного выпадения органического вещества из внутриландшафтного биологического круговорота в виде ионов с водным стоком следует отметить еще два специфических типа латеральных потоков органического вещества: 1) механический перенос пыльцы, спор, семян, микроорганизмов ветром и водными потоками и 2) перенос (который можно назвать биогенно-механическим) вещества животными в виде собственной биомассы, экскрементов, а также семян растений, микроорганизмов. Особенно заметный, хотя и узко локальный эффект оказывает вынос на сушу органического вещества (в том числе десятки и сотни т/км *год К, Р, К) рыбоядными птицами (залежи гуано, птичьи базары и др.).

Сопоставляя биотические и абиотические потоки вещества в ландшафтах, мы приходим к следующим выводам. По своим масштабам биотические потоки значительно превосходят абиотические. В абиотических потоках доминирует латеральная составляющая, относящаяся к внешним связям геосистем, в биотических — вертикальная составляющая, относящаяся к внутренним связям. Абиотические потоки разомкнуты; входные потоки нескомпенсированы с выходными, последние доминируют, что в целом придает абиотической миграции однонаправленный характер и ведет к потере вещества. Биотические потоки квазизамкнутые, они имеют характер круговоротов и способствуют удержанию вещества в ландшафте, выполняя в нем тем самым стабилизирующую функцию.

191