Бореальный биоклиматический пояс

Бореальный (умеренно-холодный) — это самый протяженный и монолитный почвенный пояс северного полушария. Он охватывает области хвойных лесов с фрагментами горных тундр Евразии и Северной Америки в виде сплошного то расширяющегося, то сужающегося пояса, который протягивается от западных до восточных побережий континентов. Северная граница сектора — это южная граница субарктического тундрового сектора, которая занимает наиболее северное положение в континентальных фациях континентов и смещается к югу близ побережий, омываемых холодными течениями. Южная граница бореального таежно-лесного сектора также отклоняется от строго широтного направления. В Евразии наиболее южное положение границы — на востоке континента, испытывающей воздействие холодных Камчатского, Курильского и Приморского течений и сильное выхолаживание массива североазиатской суши в течение зимнего антициклонального режима. Смещение границ сектора к югу обусловлено также и преобладанием в Восточной Сибири горного рельефа. Южная граница здесь проходит примерно на 50 с.ш. В Западной Сибири она смещается к северу и проходит на 58-57 с.ш. вплоть до восточной части Европейской равнины. Южная граница совпадает приблизительно со следующим пунктом: Луцк, Житомир, Киев, Тула, Рязань, Казань, а в Сибири — Тагил, Тюмень, Иркутск. Владивосток. За пределами России бореальный пояс находится в северной половине Европы (Польша, Норвегия, Швеция, Финляндия, Англия, Ирландия), в Северной Америке (Канада, северо-восток США). В Южном полушарии он находится только в Южной Америке, в районе Огненной Земли.

В России площадь бореального пояса около 55% всей территории, а на Земле его площадь составляет 15% всей суши.

Биоклиматические области бореального пояса. Бореальный пояс по провинциальным биоклиматическим особенностям разделяется на следующие области: Западная лугово-лесная, Центральная таежно-лесная умеренно-континентальная (европейская часть и Западная Сибирь), Восточносибирская мерзлотно-таежная континентальная и Дальневосточная таежно-лугово-лесная — в Евразии, а также Лаврентийская и Аляскинско-Кордильерская области на Северо-Американском континенте.

Западная лугово-лесная область — в климатическом отношении наиболее мягкая, атлантическая, что связано с течением Гольфстрим. Зимой тепло: морозы не превышают 10-15, а лето умеренно-прохладное. Это территория выхода на поверхность Скандинавского кристаллического щита, что связано с последним оледенением. Господство елово-сосновых лесов, много озер, болотные пространства незначительны.

Центрально-таежная умеренно-континентальная область расположена в Европейской и Западно-Сибирской частях континента. Зима суровая, но лето теплое. Преимущественно распространены еловые и сосновые леса в Европейской части и леса из сибирской лиственницы в Западной Сибири. Южная часть области в Европе представлена хвойно-широколиственными лесами. Много болот, особенно в Сибири. Территория сложена различными осадками ледникового происхождения. Обычны в сибирской части сосна и пихта.

Восточно-сибирская мерзлотно-таежная континентальная область отличается резкоконтинентальным климатом. Зимой морозы могут достигать –50-60С, а летом может быть жара до +25-30. Господствующая хвойная порода Восточной Сибири — даурская лиственница. Исчезают болотные пространства. Повсеместны, кроме Центрально-Якутской низменности, обширные горные сооружения.

В Восточно-Сибирской биоклиматической области продолжается, после полярного пояса, распространение вечной мерзлоты. Однако существованию лесов мерзлота не препятствует. В Якутии даурская лиственница с ее поверхностной корневой системой прекрасно растет и образует тайгу на почвах, оттаивающих всего на 50-100 см.

В пределах Восточно-Сибирской области расположен оригинальный географический феномен — Центрально-Якутская низменность. На небольшой территории здесь можно увидеть фрагменты ковыльных степей и тундровые заросли из карликовой березки, замшелую сибирскую тайгу, редкостные леса лесотундрового облика и растительность солонцов.

Обратив внимание на подобные удивительные природные явления в этой исключительно холодной области мира, академик И.П. Герасимов высказал соображение, что ландшафты Якутии следует считать уникальными памятниками прошлого, т.к. здесь природа во многих своих чертах сохранила облик, характерный для конца последнего оледенения. Исследование современных физико-географических условий этих территорий позволяет как бы перенестись в прошлое, отдаленное от наших дней более чем на 10 тысяч лет.

Дальневосточная таежно-лугово-лесная область занимает бассейн реки Амур на Дальнем Востоке. Здесь, наряду с хвойными породами, опять появляются широколиственные породы (дуб, липа, клен, ясень, вяз, граб), которые не наблюдались на территории всей Сибири. Это область, где встречаются вместе соболь и тигр, а виноград обвивается вокруг кедра. И на самом деле в описываемой области существует сложный переплет восточносибирской тайги с типами растительности Японии, Манчжурии и Кореи. Все это обусловлено в бассейне Амура и Уссурийском крае муссонным климатом: лето прохладное, влажное (500-800 мм), а зима сухая и морозная.

Уссурийская тайга уникальна по своей природе. Наибольшую площадь занимают смешанные хвойно-широколиственные леса, составленные корейским кедром, елями и пихтами. Вместе с ними изредка растет восточный тис и всегда обильны широколиственные породы: маньчжурский орех, липа, береза, маньчжурский клен. В подлеске множество других, менее высоких деревьев и кустарников: граб, клены, вяз, ясень, груша и целый ряд специфических видов: азалия, сирень, жасмин, колючий дикий перец, ожина и т.д. Все это перевито многочисленными лианами: виноградом, актинидиями, лимонником и т.д. Ниже в нескольких ярусах располагается обильный травянистый покров с мезофильными травами и изобилием папоротников, но весьма слабым моховым покровом. Своеобразна также и растительность лугов. Они составлены огромными, в рост человека или еще выше, травами, в которых основа образуется широколиственными злаками: мискантус, сподиопогон, вейником и т.д., вместе с которыми распространено крупное и пышно цветущее двудольное разнотравье: астры, полыни, горошки, вьюнки, ласточник и т.п. По этому травяному покрову, как в парке, рассеяны крупные деревья липы, дуба, ясеня и изредка бархата.

Лаврентийская область охватывает бореальную таежно-лесную зону Северной Америки. Она располагается в пределах крупной структурной единицы — Канадского щита, сложенного массивно-кристаллическими породами, преимущественно гранито-гнейсами и гранитами. Лишь у Гудзонова залива распространены осадочные отложения — доломиты, известняки и песчаники. Поверхность коренных пород, как в пределах собственно Лаврентийского плоскогорья, скрыта под ледниковыми отложениями различной мощности. Здесь таежную растительность представляют черная и белая ели, бальзамическая пихта, лиственница, сосна, а также береза и осина. Как и в Восточносибирской области повсеместно встречается вечная мерзлота.

Аляскинско-Кордильерская область занимает хребты и плоскогорья Северных Кордильер. Долины рек и низкие части гор заняты хвойными субарктическими лесами и редколесьями. Густые леса тянутся лишь вдоль крупных речных долин. Обычны здесь белая ель, бальзамический тополь, осина, реже встречаются черная ель, пихта и лиственница. Структура горной зональности Аляскинско-Кордильерской области аналогична Северо-Сибирским районам: зона горных лесов и редколесий сменяется зоной горной лишайниково-кустарниковой тундры. Верхнюю часть гор обрамляют арктические каменистые тундры (плоскогорье Юкон, гора Макензи, гора Мак-Кинли, Аляска).

Климат. Климатические условия бореального пояса отличаются большим разнообразием. Зимние температуры значительно ниже нуля и доходят в Восточной Сибири до -40-50 С. Средняя температура июля от 10 до 20С. Количество осадков от 600 мм в западной части зоны до 300 мм и несколько меньше — на востоке (в бассейне средней Лены до 150 мм). Максимум осадков выпадает преимущественно на июль-август.

Несмотря на значительные изменения температур зимнего периода, от резкоконтинентальных, до океанических колебаний, и разное количество осадков бореальный биоклиматический пояс на всем его протяжении имеет общие особенности.

1. Сумма положительных температур выше 10С составляет 600 (800)-1800. Повсеместно летняя температура вегетационного периода более 10-12С, что является предпосылкой успешного произрастания лесной растительности.

2. Относительно короткий вегетационный период и соответственно длительный период мерзлотного покоя определяют замедленный цикл биологической активности.

3. Преобладание выпадающих осадков над испарением и транспирацией, что создает промывной водный режим. По данным многих наблюдений из общего количества осадков на испарение и траспирацию расходуется только 60-80%. Остальные 20-40% составляют внутрипочвенный сток.

Таким образом, формирование ландшафтов бореального пояса связано с воздействием влажного умеренно холодного климата. Среднегодовой коэффициент увлажнения 1,5-1,0. Летний максимум осадков и невысокие температуры лета (среднеиюльские — от 10 до 17С) обусловливают достаточное увлажнение почв в течение всего теплого сезона.

Присутствие вечной мерзлоты в Восточной Сибири и на территории Канады и Аляски не приводит к распространению болотных процессов, что характерно для тундры, из-за пересеченного гористого рельефа, обеспечивающего естественный дренаж территории.

Кора выветривания (почвообразующие породы). В европейской части бореального пояса распространены преимущественно ледниковые и водно-ледниковые отложения. Встречаются также породы и другого происхождения.

Основные породы — моренные отложения ледникового происхождения, бескарбонатные и карбонатные, разного механического состава, встречаются повсеместно, но главным образом, в пределах Валдайского оледенения. Это покровные суглинки и глины, лессовидные карбонатные легкие и средние суглинки. Они приурочены к центральным и южным районам: водно-ледниковые песчаные и супесчаные породы (в низменностях Полесско-Днепровской, Мещерской, Верхневолжской и др.) и древнеаллювиальные песчаные и супесчаные отложения, приуроченные к древним речным террасам. Ленточные голубые озерные глины наблюдаются в Ленинградской, Новгородской и других областях. Ледниковые отложения характерны и для Лаврентийской области. В Западной Сибири почвообразующие породы также ледникового и водно-ледникового происхождения. В северных районах встречаются моренные пески, супеси, суглинки и лессовидные суглинки, в южных — пылеватые средние и тяжелые суглинки.

В горных районах европейской части, а также на Средне-Сибирском плоскогорье, в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке коры выветривания представлены главным образом элювием и делювием коренных пород. Элювий и делювий коренных пород покрывает Аляскинско-Кордильерскую область. В Центрально-Якутской низменности почвообразующими породами являются четвертичные (озерно-аллювиальные) лессовидные суглинки и супеси. Равнинные пространства Дальнего Востока сложены четвертичными и третичными песками, супесями и глинами.

Все почвообразующие породы бореального пояса по генетическому результату почвообразовательных процессов можно разделить на четыре группы:

1. На бескарбонатных глинах и суглинках независимо от их генезиса формируются типичные для тайги подзолистые и мерзлотно-таежные почвы.

2. На песках и супесях водно-ледникового происхождения почвообразование приводит к формированию оригинальных иллювиально-железисто-гумусовых подзолов, которые можно считать интразональными почвами.

3. На карбонатных породах, содержащих значительные количества СаСО₃, интразональные перегнойно-карбонатные почвы. По гумусовому горизонту они сходны с черноземами.

4. На элювии основных пород, а также на слабокарбонатных глинах и суглинках образуются оригинальные почвы, которые получили название подбуры. Это почвы похожие на бурые лесные суббореального пояса.

Растительность. Слово тайга русское, сибирского происхождения, и им называются леса с господством хвойных пород: ели, лиственницы, пихты и кедра. В них встречается также сосна, второстепенное значение имеют наиболее выносливые лиственные породы: береза, осина, ольха. В тайге обычно много сфагновых болот. В Европейской части России хвойные леса называют краснолесьем, тогда как чистые лиственные леса носят название чернолесья. В южной тайге в смешанных лесах к редеющим здесь хвойным примешиваются, то в меньшем, то в большем количестве широколиственные породы (дуб, бук, граб, вяз, клены, ясень, липа и т.п.). Преобладающий тип растительности — таежные моховые, мохово-кустарничковые и травяно-кустарничковые леса, которые на юге сменяются лиственными и широколиственными лесами. Значительно распространена и луговая травянистая растительность — на суходольных и пойменных лугах и под пологом леса. Большие площади заняты болотными ассоциациями. Особенно много болот в северной части зоны и в пределах Западно-Сибирской низменности.

Ареалы распространения хвойных пород связаны с гранулометрическими особенностями кор выветривания. На глинистых и тяжело суглинистых почвообразующих породах распространены еловые леса. Сосна всегда занимает песчаные породы или сильно щебнистый элювий кислых пород. Лиственница, пихта, кедр тяготеют к суглинкам, но могут произрастать на глинах, но никогда в естественных условиях на песках. После уничтожения таежного леса (лесные пожары, вырубка) естественное возобновление леса начинается березой. После 20-летнего произрастания березы, она постепенно уступает место хвойным породам в соответствии с особенностями гранулометрического состава почв.

Несмотря на различия в видовом составе хвойные леса обладают рядом общих свойств.

1. Основная масса растительных остатков поступает в биологических круговорот и процессы почвообразования с наземным опадом, т. е. на поверхность почвы. В связи с коротким периодом биологической активности во время относительно холодного лета ежегодный поступающих опад не успевает минерализоваться и гумифицироваться. Он накапливается на поверхности почвы, образуя во всех почвах особый органогенный горизонт А_о - лесная подстилка. В северных частях тайги, где вегетационный период наиболее короткий, запас подстилки на поверхности почв по массе превышает годичный наземный опад в 10 раз и более, в заболоченных лесах — в 20-30 раз, в южной наиболее теплой части — в 5-6 раз.

2. Среди всех хвойных лесов Земли, таежные отличаются некоторыми особенностями химического состава растительного опада. Он беден зональными элементами и азотом; по многочисленным данным средняя зольность опада 1-2%, отношение углерода органических веществ к зональности в опаде сосновых лесов — 100-115, в еловых — 60-80. Недостаток оснований наряду с биохимическими особенностями растительных остатков (большим содержанием смол, восков) обуславливают малую активность микрофлоры и медленную гумификацию и минерализацию опада. Это, как и климатические условия, способствует формированию и накоплению лесной подстилки.

3. Специфичны черты гумификации, протекающие в лесной подстилке. Целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин и другие вещества растительного опада при крайне низком содержании зольных элементов гумифицируются с образованием различных кислот: специфические гумусовые и неспецифические муравьиная, уксусная, лимонная и др. Эти не нейтрализованные катионами кислоты фильтруются в почвенную толщу, создавая кислую реакцию среды в почвах и являясь главным фактором подзолистого процесса. Значительный гумусированный горизонт в таких условиях в почвах практически не формируется (его мощность всего 2-5 см).

Почвенный покров. Почвы бореального пояса формируются под воздействием промывного водного режима под пологом хвойных лесов на большей части территории и хвойно-широколиственных в южных районах тайги при активном участии болотных растений (мхов) на севере и травянистых — на юге. В областях с вечной мерзлотой существенную роль в почвообразовании играют криогенные процессы.

Большую часть территории занимают подзолистые почвы (подзолы). В их формировании принимают участие следующие почвообразовательные процессы: образование лесной подстилки исключительно из остатков хвойных пород, минерализация лесной подстилки, гумификация органических остатков с образованием ненасыщенных фульвокислот, подзолообразование при промывном водном режиме. Профиль подзолов имеет следующее строение: А₀ — лесная подстилка, А₀А₁ грубогумусовый горизонт, А₂ — элювиальный подзолистый горизонт, В_i — иллювиальный горизонт, С — материнская порода.

В северных районах бореального пояса образуются глееподзолистые почвы под пологом изреженной хвойной тайги с моховым покровом. Они сохраняют признаки подзолистых почв, но характеризуются отчетливо выраженным оглеением верхней части профиля и образованием торфянистой подстилки. Профиль глееподзолистой почвы определяют горизонты: А_от — оторфованная лесная подстилка, А_g — элювиальный подзолистый глеевый, В_i — иллювиальный, С — материнская порода.

В южной тайге под покровом хвойно-широколиственных лесов с участием травянистого покрова образуются дерново-подзолистые почвы. Здесь увеличивается интенсивность биологической активности, и лесная подстилка формируется без участия моховых компонентов. В связи с повышенной зольностью травянистых растений и опада широколиственных пород снижается кислотность продуктов гумификации, а сам процесс приводит к образованию не только фульвокислот, но и гуминовых кислот. Профиль образуют следующие горизонты: А₀ — лесная подстилка, А₁ — дерновый перегнойно-аккумулятивный горизонт, А₂ — элювиальный, В_i — иллювиальный, С — материнская порода.

Иллювиально-железисто-гумусовые подзолы встречаются на севере бореального пояса под сосновыми лесами на материнских породах песчаного механического состава. Имеют свойства подзолистых почв, но особенностью является:

— для иллювиально-гумусовых подзолов — в горизонте В_i коричнево-кофейные тона окраски, обязанные накоплению гумуса;

— для иллювиально-железистых подзолов — горизонте В_i отличается ярко-охристыми тонами окраски. Это связано с накоплением несиликатных форм железа.

В зоне тайги встречаются весьма оригинальные почвы – подбуры, формирование которых обусловлено особыми материнскими породами. Это габбро – основная кристаллическая порода (плагиоклазы, роговая обманка) и диабаз — основная кристаллическая порода (плагиоклазы и авгит).

Общие свойства этих пород: мало кварца, много биофильных элементов и железа, темный цвет. Из плагиоклазов распространен лабродор. В породах есть апатит. Легко выветриваются, разрушаются, элементы активно включаются в биологический круговорот. Почвенный раствор способствует нейтрализации кислот и связыванию соединений железа. В связи с этим нет оподзоливания. Почва имеет бурый цвет, иллювиальный горизонт залегает сразу под легкой подстилкой.

Тайга — это господство малоплодородных, кислых, бедных почв. Тем поразительнее наблюдать дремучие таежные заросли с обилием синтезированной биомассы. Особенность лесных биоценозов — аккумуляция и хранение биофильных зольных элементов, азота и фосфора возложено природой не на сильно промываемую, а потому и обедненную почву, и на саму биомассу таежного леса. Биологический круговорот биофильных элементов включает следующие звенья: биомасса леса — растительный опад и формирование лесной подстилки — минерализация и гумификация опада — поглощение корневыми системами элементов питания из почвенного раствора — формирование биомассы леса. Удаление элементов за пределы этого круговорота, т.е. в грунтовые воды, практически исключено. Все что нужно лесу незамедлительно поглощается в период вегетации, с ее окончанием и промерзанием почвы всякие миграции прекращаются.

Животный мир. Лес в качестве местообитания животных обладает рядом особенностей. Здесь много укрытий, разнообразный и достаточно обильный корм. Поэтому большинство животных круглый год обитают в лесу. Перелетных птиц здесь значительно меньше, чем в тундре. Для лесов характерно ярусное распределение животных.

В тайге встречаются: бурундук, белка-летяга, заяц, лось, косуля, олени, кабаны, соболь, куница, росомаха, бурый медведь, волк, лиса, рысь, полевки, колонок и др. Из пресмыкающихся встречаются гадюка, уж, живородящая ящерица. В тайге множество разнообразных насекомых и других членистоногих. Из птиц обычны кукушки, клесты, дятлы, снегири, свиристели, сойки, глухари, рябчики, тетерев, совы, филины и др. В тайге Северной Америки, кроме того, обитают серый медведь гризли, черный медведь, канадская рысь, ондатра, опоссум, енот и др.

Зональность природы бореального пояса. Отличительная особенность бореального пояса — отсутствие территорий с дефицитом влаги. Некоторое исключение составляет Якутская низменность. Поэтому бореальный пояс представлен одной таежно-лесной зоной, которая в свою очередь подразделяется на три подзоны.

Подзона северной тайги занята изреженными еловыми лесами с примесью березы, осины, лиственницы. В западных районах и на породах легкого механического состава преобладают сосновые леса. Под пологом леса северной тайги развит ярус субарктических болотных кустарников, мхов и лишайников; травянистая растительность не развивается. Почвенный покров образует подзону глее-подзолистых и подзолисто-иллювиально-гумусовых почв.

Подзона средней тайги представлена темнохвойными еловыми лесами. Под пологом леса развивается сплошной моховой покров с почти полным отсутствием травянистой растительности. На месте вырубок и пожарищ произрастают вторичные леса из сосны, березы, осины. На песчаных породах развиты сосновые боры-беломошники. Почвенный покров образует подзону подзолистых почв.

Подзона южной тайги в европейской части представлена темнохвойными лесами с примесью широколиственных пород (дуб, ясень, клен, липа) и смешанными широколиственно-темнохвойными лесами, в Западной Сибири — лиственными лесами (береза, осина). Под пологом этих лесов хорошо развит травянистый покров. Почвенный покров образует подзону дерново-подзолистых почв.

Сельскохозяйственное использование земель. Бореальный пояс — это преимущественно лесная территория. В северной и средней тайге использование земель преимущественно молочно-скотоводческого направления. Развито огородничество. Прохладное лето и краткость безморозного периода ограничивают распространение земледелия.

Товарное сельское хозяйство в основном сосредоточено в южной подзоне хвойно-широколиственных лесов. Земледельческое использование земель учитывает общие основные особенности таежных почв: кислая реакция среды, незначительное содержание органического вещества, обедненность кальцием, калием, азотом, фосфором и другими элементами. Однако положительным является достаточная обеспеченность влагой.

При вовлечении дерново-подзолистых почв в пашню и их использовании необходимо соблюдение следующих основных приемов:

1. Борьба с кислотностью почв путем внесения CаCO₃ (известкование) в дозах 5-10 т/га, что нейтрализует кислую реакцию почв.

2. Травосеяние как агробиологический прием мелиорации почв. Здесь истина проста: без включения в севооборот посевов клевера и других трав земледелие обречено на деградацию.

3. Обязательные внесения органических удобрений. Травосеяние, животноводство, производство земледельческих продуктов неразрывно связано в единую цепь.

4. Обязательное внесение минеральных удобрений в дополнении к органическим.

При соблюдении этих приемов в Нечерноземье получают высокие и рентабельные урожаи ржи, картофеля, льна, турнепса, брюквы, капусты, свеклы и др. культур.