АНТРОПОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЛАНДШАФТЫ

7.1. Воздушная, водная миграция техногенных выбросов

и изменение теплового баланса Земли

Сохранение природной среды как необходимого условия жизни людей и источников ресурсов для производства стало жизненной проблемой всего человечества. Человечество – часть природы, и необходимым условием его существования служит непрерывный обмен веществ (метаболизм) с природной средой.

Непосредственный биологический метаболизм, протекающий в процессе осуществления физиологических функций человеческого организма (дыхание, потребление воды, пищи), намного уступает метаболизму производственному или техногенному, в который вовлекается всё возрастающее количество воды, минерального, растительного и другого сырья, топлива. Зависимость общества от природы не уменьшается, его связи с природой становятся всё более сложными и многообразными.

В процессе обмена веществ с природой человечество неизбежно изменяет своё окружение и вынуждено приспосабливаться к техногенным изменениям природной среды, которые носили негативный характер. Наиболее резкий скачок в истории человеческого воздействия на природу связан с современной научно-технической революцией. Она сопровождается быстрым ростом населения Земли.

До начала XVIII века человечество увеличивалось медленно, со средней скоростью около 1% за столетие. В дальнейшем скорость прироста начинает увеличиваться и к середине XX века приобретает интенсивный характер. Т.А. Акимова, В.В. Хаскин (1994) приводят данные о том, что в 1969 г. население мира увеличивалось на 2% в год, прирост составлял около 70 млн человек, или 150 человек в минуту. В 1989 г. прирост составил 1, 8%, численность возросла уже на 90 млн. человек (179 человек в минуту). В конце 1992 г. население Земли составляло 5, 6 млрд человек, а к 2000 г. достигло 6, 1 млрд человек. Тенденция увеличения населения Земли, по всей видимости, будет сохраняться и в первой половине XXI века. По разным оценкам, к 2025 г. на Земле будет от 7, 6 до 9, 4 млрд человек.

Использование минеральных ресурсов и воды увеличивается ежегодно примерно на 5%, а производство энергии – на 8%. Для современной промышленности характерны энерго- и водоёмкие производства, потребляющие огромное количество разнообразного природного сырья.

Отрицательные для общества последствия воздействий на природную среду имеют двоякий характер. С одной стороны, они выражаются в истощении необходимых для производства ресурсов, а с другой – в ухудшении качества жизненной среды людей. Перед человечеством стоит задача оптимизировать свои отношения с природой.

Техногенный круговорот химических элементов – одно из самых специфических и трудноконтролируемых проявлений человеческого воздействия на природу в эпоху научно-технической революции.

С одной стороны, человек косвенно усиливает или ослабляет естественные геохимические процессы, влияя на интенсивность стока, денудации, инфильтрации. С другой стороны, в процессе производства и перегруппировки атомов создаются тысячи новых соединений, многие из которых не могут образоваться в естественных условиях. Это могут быть синтетические соединения, двуокись азота, минеральные удобрения, ядохимикаты и т.д.

В результате хозяйственной деятельности человека большинство элементов, концентрирующихся в месторождениях, выносятся из глубины толщ к поверхности, рассеиваются, а затем попадают в почву, где они концентрируются и дают начало таким процессам как, например, «ожелезнение».

Такие элементы мигрируют в воздушной и водной средах. Попадают они туда различными путями: в результате прямого выброса газов, окисления, выщелачивания, размыва и сгорания твёрдых отходов.

Основной продукт сжигания топлива – двуокись углерода. Выхлопные газы автомобилей содержат окись углерода (3%), углеводороды (0, 004%), токсичные соединения свинца.

Помимо газов, в атмосферу попадают твёрдые продукты сжигания топлива и пыль. Более крупные твёрдые частицы поднимаются лишь на сотни метров и довольно быстро оседают под действием силы тяжести. Мелкие частицы либо вымываются атмосферными осадками, либо месяцами находятся во взвешенном состоянии, перемещаясь на сотни и тысячи километров. Самые мелкие частицы (< 1 мкн) распространяются почти по всей тропосфере и годами не выпадают на земную поверхность.

Все техногенные газы, за исключением окиси углерода, тяжелее воздуха и рассеиваются преимущественно в нижнем 3-километровом слое тропосферы. Они вступают в химические реакции между собой и дают вторичные продукты.

С двуокисью углерода (CО₂), которой ежегодно выбрасывается в атмосферу не менее 10-15 млрд т, вводится в круговорот огромное количество углерода, что локально проявляется в усилении растворяющего действия водных растворов на известняки, доломиты, бетон, а также на тепловой баланс Земли.

Окись углерода (СО) выбрасывается, главным образом, двигателями внутреннего сгорания. Примерно 200-300 млн т её ежегодно поступает при переработке нефти. Ввиду своей лёгкости она распространяется по всей толще тропосферы, и её средняя концентрация незначительна (0, 0001-00015%), однако в локальных условиях (в крупных городах) она достигает 0, 02-0, 04%. Окись углерода частично поглощается водами океана, частично окисляется в озоновом слое до двуокиси углерода.

Сернистого ангидрида выделяется 100-300 млн т. в год при сжигании и переработке нефти, сжигании, коксовании и газификации угля, сжигании сланцев, выплавке цветных металлов, производстве серной кислоты, цемента, резины, целлюлозы и т.д. Он частично поглощается известняками, океаническими водами и растениями. Растворяясь в воде, он превращается в серную кислоту, которая образует растворимые соли, выпадающие с атмосферными осадками.

Окислы азота выбрасываются преимущественно с выхлопными газами автомобилей и предприятиями, производящими минеральные удобрения, взрывчатые вещества, синтетический аммиак и др. Общие объемы их в мире – около 50 млн т в год. Выделение углеводородов также связано, главным образом, с автомобильным транспортом.

Особая проблема – радиоактивное загрязнение атмосферы. Радиоактивные изотопы (стронций-90 с периодом полураспада 28 лет, цезий-137 с периодом полураспада 30 лет и йод-131 – 8 дней) попадают из атмосферы в почву с осадками и пылью, растворяются в почвенных водах, поступают в пищевые цепи или переносятся далее со стоком.

Концентрация техногенных примесей, продолжительность их пребывания в атмосфере, условия осаждения, ареал воздействия на биоту и другие компоненты геосистем – всё это связано со структурой и состоянием последних.

Большинство техногенных выбросов проходит через водный цикл миграции. Этот цикл охватывает многие звенья: атмосферные осадки, канализационные стоки, внутрипочвенный грунтовый, поверхностный и русловой сток, циркуляцию внутренних водоёмов и Мирового океана.

Выбросы попадают непосредственно в реки и водоёмы через канализацию. Это преимущественно промышленные и бытовые стоки. Их общий мировой объём составляет 500 км³/год, и они загрязняют более чем 10-кратный объём речных вод. Основное количество техногенных выбросов в водотоки и водоёмы дают химическая, нефтеперерабатывающая, пищевая, целлюлозно-бумажная промышленности. В промышленных стоках содержатся различные кислоты, фенолы, сероводород, аммиак, а также ртуть, свинец, фтор, мышьяк и другие токсичные соединения, отработавшие технические масла, нефтепродукты. В бытовых стоках содержатся вещества, обладающие высокой биохимической активностью. К факторам прямого загрязнения рек и водоёмов следует отнести водный транспорт и молевой сплав.

Источниками загрязнения служат также сельскохозяйственные земли, загрязненные удобрениями и ядохимикатами, животноводческие фермы и пастбища, отвалы, свалки промышленных и бытовых отходов.

На свалках собирается большое количество органических веществ, металлического «скраба» и химически активных, нередко токсичных, отходов химической, атомной и других отраслей промышленности.

Плоскостным смывом талыми и ливневыми водами, а также инфильтрацией в почвогрунты часть веществ из скопления твёрдых отходов вовлекается в водную миграцию.

Естественными коллекторами загрязнённых поверхностных и грунтовых вод, как и канализационных, оказываются реки и водоёмы. В речной воде происходит самоочищение: часть органических примесей разрушается и минерализуется – главную роль в этом процессе играют микроорганизмы и водоросли. В конечном счете отходы, попадающие в реки, выносятся в океан и отчасти во внутренние водоёмы.

Наиболее серьёзной трансформации под воздействием мигрирующих с водой техногенных и других отбросов подвергаются внутренние водоёмы – озёра и водохранилища. В отличие от рек, они характеризуются сильно замедленным влагооборотом. Вода, содержащаяся во всех реках Земного шара, в среднем обновляется благодаря стоку каждые 11 суток, а вода всех озёр могла бы обновиться только через 7 лет, т.е. интенсивность оборота у озёр примерно в 230 раз меньше. Поэтому в озёрах и водохранилищах условия самоочищения хуже, чем в реках. Непрерывное поступление и накопление веществ-загрязнителей ведёт к резким изменениям гидрохимического и гидробиологического режима.

Водная флора и фауна чувствительно реагируют на токсичные вещества, в результате ухудшаются условия существования ихтиофауны, а также птиц. Повышение концентрации фосфора, азота и углерода вызывает бурное развитие сине-зелёных водорослей и «цветение» водоёмов.

Конечное звено водной миграции различных техногенных выбросов – Мировой океан. Значительная часть посторонних примесей в водах суши, не перехваченная биологическим круговоротом, заканчивает свой путь в океане. Всё это обусловливает прогрессирующее загрязнение Мирового океана. Загрязнение океана – большая проблема. Процесс загрязнения океана необратим.

Тепловой баланс земной поверхности и атмосферы преобразуется в результате косвенных последствий многих техногенных воздействий. Техногенные факторы изменения теплового баланса и температурного режима можно разделить на 4 группы:

1. Преобразование подстилающей (субаэральной) поверхности происходит, главным образом, путём изменения растительного покрова (вырубка лесов, создание орошаемых участков, осушение болот и др.), созданием водохранилищ, искусственных покрытий в городах, запылением поверхности снега и льда, образованием нефтяной плёнки в океанах.

Например, создание водохранилищ приводит к увеличению радиационного баланса, при этом в условиях избыточного увлажнения климата основная часть прироста расходуется на турбулентный обмен с атмосферой, а в аридных условиях – на испарение. Осушительные мелиорации ведут к увеличению потока тепла от земной поверхности в атмосферу. В городах на тепловой режим влияют резкое сокращение испарения и аккумуляция солнечного тепла камнем, бетоном, кирпичом, асфальтом (Кратцер, 1958).

2. Техногенное тепло, поступающее в атмосферу в результате производства энергии. Вся вырабатываемая энергия, в конечном счете, превращается в тепло, при этом 2/3 энергии не используется, а рассеивается непосредственно в атмосферу в виде тепла. В среднем за год в атмосферу поступает примерно 5·10¹⁶ ккал технического тепла, или около 0, 01 ккал/см². Это соответствует примерно 0, 006% от величины солнечной радиации, поглощаемой земной поверхностью и атмосферой, что даёт повышение средней температуры воздуха у земной поверхности на 0, 01° (Будыко, 1974).

3. Увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере создаёт парниковый эффект и ведёт к повышению температуры тропосферы, что понижает образование облаков в стратосфере. Это приводит к увеличению потерь солнечной радиации на отражение.

4. Увеличение содержания аэрозоля в атмосфере способствует образованию облаков и возрастанию отражённой радиации Солнца, но, с другой стороны, усиливает поглощение длинноволнового излучения, повышая парниковый эффект. Соотношение этих противоположных тенденций ещё недостаточно изучено.

Благодаря циркуляции атмосферы, локальные контрасты в тепловом балансе сглаживаются. Это спасает города от сильного перегрева.

Однако сведения о возможных нарушениях теплового баланса, изменении климата ещё ненадёжны и противоречивы. Это обусловлено слабой изученностью природного фона, неполной и неточной информацией о различных составляющих техногенного воздействия на тепловой баланс, недостаточным знанием механизма техногенных воздействий и саморегулирования атмосферных процессов.

Например, по мнению М.И. Будыко (1974), при современных темпах роста производства энергии через 100-200 лет дополнительное количество тепла на Земле будет сравнимо с величиной радиационного баланса континентов, что теоретически может привести к повышению средней температуры воздуха приблизительно на 1º, а к 2070 г. – более чем на 3º. Этого будет достаточно, чтобы полностью растопить сначала морские льды, а затем и материковые ледяные покровы. Отсюда должно последовать повышение уровня Мирового океана и преобразование глобального влагооборота.

Результаты техногенных воздействий на планетарном уровне пока что несоизмеримы с естественными колебаниями теплового баланса. Это следует из того, что усиливающееся поступление тепла и углекислоты не смогло компенсировать общего понижения температуры, наблюдаемого в последние десятилетия. За последние 30 лет температура воздуха на Земле понизилась на 0, 2º, тогда как за предыдущие 40 лет она повысилась на 0, 5º. Но без участия техногенного фактора понижение температуры могло быть ещё более значительным.

7.2. Изменение влагооборота и водного баланса

Влагооборот в природных комплексах с древнейших времён служит объектом человеческого воздействия. Из всех звеньев влагооборота наибольшему преобразованию подвергается сток. Косвенным изменениям подвержены также испарение и транспирация.

Выделяются два принципиально различных направления в преобразовании стока и влагооборота:

1) прямое гидротехническое воздействие на водные объекты включая регулирование водного режима рек, перераспределение стока, забор воды на производственные и другие нужды;

2) преобразование водного баланса на водосборах, т.е. воздействие на процессы формирования стока путём изменения растительного покрова, почвы, рельефа.

Регулирование расходов и перераспределение речных вод при современном уровне гидротехнического строительства стало обычным делом. Наиболее серьёзные географические последствия вызываются искусственными водохранилищами, общий объём которых – около 5 тыс. км³, т.е. они способны вместить примерно 13% годового стока рек.

Кроме положительных моментов использования водохранилищ (получение электроэнергии, улучшение судоходства, водоснабжение, орошение, обводнение сельскохозяйственных земель) имеются и отрицательные. Появление водохранилищ – это, прежде всего, замена наземных геосистем водным природным комплексом, который изменяет гидрологические, гидротехнические, гидробиологические режимы, аккумулирует донные осадки.

Потеря затопленных земель, среди которых значительную часть составляют ценные сельскохозяйственные угодья, изменение гидрологического режима сказываются на протяжении десятков, а иногда и сотен километров, отчего деградируют пойменные геосистемы.

Кроме того, крупные водохранилища прямо и косвенно влияют на ландшафты окружающих территорий. К негативным процессам такого воздействия можно отнести подпор грунтовых вод, повышение их уровня и подтопление пониженных участков, отсюда – заболачивание лесов, сельскохозяйственных и других угодий, изменение местного климата, увеличение влажности воздуха.

В водохранилищах отлагается часть речных наносов, в результате чего сокращаются твёрдый сток, рост дельт и вынос твердого материала в море.

Косвенное влияние регулирования рек может наблюдаться на отдельных территориях. Сокращение расходов крупных рек, текущих с юга на север и несущих большое количество тепла, таких, как Обь, может вызвать определённое ухудшение термических условий в низовьях и неблагоприятного изменения ледового режима в приустьевых районах морей.

Искусственное орошение ландшафтов следует считать радикальным преобразованием их водного баланса. Под влиянием орошения меняется микроклимат в сторону повышения среднесуточной температуры воздуха и почвы, создаются благоприятные условия для растительности. Однако в отсутствие дренажа может подняться уровень минерализованных грунтовых вод, что вызывает вторичное засоление, заболачивание.

Распашка сельскохозяйственных земель и возделывание однолетних культур приводят к усилению поверхностного стока, к потере почвенной влаги, смыву почвы.

В зоне избыточного увлажнения основным фактором воздействия на водный баланс служит осушительная мелиорация болот, которая приводит к иссушению торфяной толщи и полному разрушению.

Водный баланс городов полностью преобразуется. Искусственное покрытие поверхности почвы приводит к уменьшению и даже прекращению грунтового питания рек.

7.3. Нарушение биологического равновесия

и биогенного круговорота веществ

Наиболее сильному преобразованию при антропогенном воздействии на ландшафты подвергается органический мир. В природе постоянно уничтожаются какие-либо виды организмов, сокращается их численность, происходит переселение на новые места. Под воздействием природной среды идёт постоянная перестройка биоценозов. Причины её крайне разнообразны: случайный занос отдельных видов, определённая акклиматизация, изменение экологических условий. В числе перечисленных причин большую роль играет антропогенное воздействие на экосистемы (бесхозяйственное использование биологических ресурсов, уничтожение естественных ценозов с заменой их искусственными сообществами).

Всякая перестройка биоценоза изменяет связи не только внутри него, но и между биоценозами геосистемы. Преобразование растительного покрова как главной части биоценоза ведёт к серьёзным нарушениям геохимических систем ландшафтов. Растительность является мощным геохимическим фактором. Биологический метаболизм играет важную роль в круговороте таких элементов, как углерод, кислород, азот, фосфор и др. Поэтому с уничтожением или перестройкой растительного покрова неизбежно нарушается общий геохимический круговорот многих, и особенно подвижных элементов. Например, вырубка лесов, замена естественных ландшафтов пашнями, лугами, застройками дают толчок различным вторичным процессам, которые могут вызвать необратимые изменения в структуре ландшафтов (деградация почвенного покрова, опустынивание.

В культурных ценозах ежегодно вместе с урожаем из почвы отчуждаются сотни миллионов тонн зольных элементов и азота. Так, с урожаем пшеницы 2, 0 т/га выносится, примерно, 70 кг/га азота, 30 кг/га фосфора, 50 кг/га калия, 30 кг/га кальция. В результате почва может быть полностью истощена. Как правило, в таких случаях плодородие почв восполняется внесением минеральных удобрений. Ввиду того, что они неполностью усваиваются растениями, их внесение сопровождается побочными явлениями (подкисление почв, вымывание стоком, загрязнение водных источников и т.д.).

Большие проблемы возникают с растущим применением пестицидов, содержащих токсичные фосфорорганические и хлорорганические соединения, которые накапливаются в животных и растительных организмах, уничтожают их или вырабатывают иммунитет. По этой причине приходится увеличивать дозы и изобретать новые виды ядовитых веществ. Кроме того, пестициды, попадая в пищевые цепи, накапливаются в тканях организмов по мере перехода от низших звеньев цепи к высшим.

Таким образом, нарушение биологического равновесия в геосистемах может иметь далеко идущие последствия с различным радиусом действия. Наиболее глубокие изменения могут проявиться в локальных масштабах: полная перестройка биоценозов, преобразование водного баланса, теплового баланса, микроклимата, баланса веществ в системе почва-биоценоз.

7.4. Механическое перемещение твердого материала

Усиление выноса или аккумуляции твёрдых веществ может быть как прямым, так и косвенным следствием хозяйственной деятельности.

Наиболее интенсивно перераспределение твёрдых масс литосферы осуществляется на территориях горных выработок, а также городов и крупных инженерных сооружений. Общее количество вещества, извлекаемого из литосферы при добыче полезных ископаемых и земельных работах, в мире исчисляется величиной порядка 100 млрд тонн в год (Исаченко, 1980). Основная часть этого материала извлекается из верхнего 500-метрового слоя земной коры, хотя отдельные рудники и скважины достигают куда большей глубины. В настоящее время около 70% месторождений полезных ископаемых разрабатывается открытым способом.

Наиболее зримый эффект этой деятельности – появление специфического техногенного рельефа – на уровне мезоформ: терриконов (высота их достигает 300 м, а площадь – десятков гектаров), отвалов пустой породы (высота до 100-150 м, протяжённость до 1, 5-2, 0 км), карьеров (глубиной до 500-800 м, площадью до нескольких квадратных километров). Комплексы в крупных горнопромышленных районах (Донбасс, Кузбасс и др.) располагаются на площадях в сотни и тысячи квадратных километров и приобретают региональное значение – на уровне отдельных ландшафтов.

Создание техногенных форм рельефа стимулирует дальнейшее изменение в геосистемах, прежде всего, процессы гравитационного характера. Пустоты, образующиеся при подземных выработках, часто вызывают опускание земной поверхности, в результате чего формируются мульды проседания и провалы глубиной до десятков метров. К таким же последствиям может привести подземная газификация углей, строительство подземных газохранилищ, а также метрополитенов и др. Терриконы и карьеры дают начало вторичным гравитационным процессам – обвалам, осыпям, оползням. Отвалы и терриконы подвергаются смыву, размыву, развеиванию.

Аналогичные явления наблюдаются на территории больших городов (Котлов, 1977). Под тяжестью зданий грунты уплотняются и оседают. В Мехико оседание достигло до 9 м, в Токио – 7 м (до 20 см в год), в Москве – до 35 см. в год. Площади мульд оседания в больших городах измеряются сотнями, а иногда даже тысячами квадратных километров и могут охватить целые ландшафты.

Наибольшую искусственную нагрузку на верхнюю часть земной коры создают крупные водохранилища, в результате чего могут происходить даже техногенные землетрясения.

Насыпные техногенные формы подвержены интенсивному выветриванию и денудации, а отсутствие растительного покрова усугубляет эти процессы. В результате выщелачивания легкорастворимых солей, плоскостного смыва, эрозии, развеивания вещества терриконов, отвалов пустой породы, золы и шлака теплоэлектростанций, мусора городских свалок, загрязнители вовлекаются в «дальнюю» миграцию, загрязняя поверхностные и подземные воды, воздух. Реки, питающиеся стоком с отвалов, нередко бывают загрязнены сульфатами и другими токсичными веществами на десятки километров.

Все описанные техногенные воздействия современного производства имеют внушительные масштабы воздействия на земную поверхность по объёму перемещённого материала. Однако они уступают примерно на целый порядок эрозии, вызванной в сельском хозяйстве. Здесь процессы сопряжены с прокладкой дорог, строительством гидротехнических сооружений, с мелиорацией (орошение, снежная мелиорация, лесомелиорация), с пастьбой скота и др. Однако из всех видов сельскохозяйственной эрозии наиболее распространённой является земледельческая эрозия.

Эрозия (erosio) – «разъедание», слово латинское. Термин этот применяется во многих отраслях знаний: в медицине, технике, социологии, геологии и т.д. Под эрозией почв понимают разнообразные процессы разрушения почв и подстилающих пород различными природными, природно-антропогенными и чисто антропогенными факторами. В связи с этим в литературе встречаются такие термины: водная эрозия, ветровая (дефляционная) эрозия, криогенная эрозия, экзарационная (ледниковая) эрозия, нивальная (снежная), обвальная, осыпная, оползневая, лавинная, карстовая, капельная, градовая, речная эрозия и т.д.

В сельскохозяйственной литературе применяются два термина: водная эрозия почв и ветровая (дефляционная) эрозия.

Водная эрозия почв – смыв и размыв почвы поверхностным стоком временных водотоков. По генезису временных водных потоков, вызывающих смыв и размыв почвы, можно выделить три основных типа эрозии: эрозия от стока дождевых осадков, эрозия от стока талых вод, эрозия от стока вод орошения – ирригационная эрозия.

На освоенных человеком территориях Южной Америки, Африки и Австралии, Европы, Азии, США, где практически не бывает зимы и не выпадает снег, разрушение почвенного покрова происходит главным образом при выпадении ливневых дождей.

На территории России эрозия почв проявляется как при выпадении ливневых осадков, так и при снеготаянии.

Выделяются два подтипа эрозии: смыв почвы – поверхностная эрозия и размыв почвы, а иногда и подстилающих пород – линейная эрозия. В результате проявления поверхностной эрозии формируются смытые почвы: слабосмытые, среднесмытые, сильносмытые. От проявления линейной эрозии вначале формируются промоины, которые затем перерастают в овраги.

Чем почвы сильнее эродированы, тем больше они отличаются от своих несмытых аналогов по химическому и гранулометрическому составу, физико-химическим свойствам, водному, воздушному, тепловому режимам, биогенности и другим показателям, совокупность которых влияет на плодородие почвы и их противоэрозионную устойчивость. Так, с увеличением эродированности почв снижается запас гумуса на 40-50%, подвижных форм NPK – на 40-60%, содержание водопрочных структурных агрегатов уменьшается с 44 до 20%, падает ёмкость поглощения. Продуцирование СО₂ в смытых почвах иногда в 5-10 раз ниже, чем в несмытых. На эродированных землях снижается продуктивность сельскохозяйственных культур от 15-30% до 60%.

О том, сколько ежегодно смывается почвы с сельскохозяйственных земель, нет данных. Опубликовано много результатов наблюдений за смывом почвы отдельными ливнями, стоком талых вод в различных природных зонах, на разных угодьях.

В целом из 15 млн км² обрабатываемых площадей не менее 6-7 млн км² (10% суши) подвержено эрозии. Ежегодно эрозия и дефляция уносит из ландшафтов суши миллиарды тонн почвенных частиц.

За один ливень с 1 га обрабатываемых склонов часто смывается 10-20 т, нередко 50-100 т, иногда 200-300 т почвы. При очень сильных ливнях на отдельных участках склонов смывается весь взрыхленный обрабатываемый слой (10-20 см) почвы, а иногда и весь пахотный слой (от 1 ливня с 1 га теряется 3000-4000 т почвы). По данным М.И. Заславского (1983), в 1948 г. в Молдавии, при выпадении сильного ливня со слоем осадков 219 мм, смыв почвы достигал 530-760 т/га, в Донбассе при ливне 41 мм был зафиксирован смыв почвы 553 т/га, в Тульской области смыв почвы от снеготаяния достигал 60 т/га, в Пензенской области – 80 т/га. В Алтайском крае в среднем за 15 лет среднегодовой смыв почвы в шести районах составлял от 2 до 42 м³/га и в среднем был 18 м³/га.

Пастбищная эрозия вызывается ослаблением дернового покрытия копытами животных и отчасти поеданием ими травы под корень. Очень большую разрушительную роль играет также поедание и поломка кустарников, растущих на крутых склонах и защищающих их от размыва. Из 330 млн га пастбищ, насчитываемых в бывшем СССР, по условиям рельефа эрозионноопасными являются не менее 250 млн га. При хорошем травянистом покрове эрозия на пастбищах бывает ничтожной, однако на выбитых пастбищах при выпадении ливней эрозия иногда проявляется довольно сильно. Если со 150 млн га пастбищ многолетние травы не обеспечивают полной защиты от эрозии, смыв почвы будет 10 т/га, в результате суммарная потеря почвы составит 1, 5 млрд т. в год.

В садах, виноградниках, на плантациях многолетних насаждений, занимающих площадь более 4, 5 млн га и в основном расположенных на склонах, а также сенокосах общей площадью 42 млн га со слабым растительным покровом, годовой смыв почвы может достигнуть 1 млрд т.

Вместе с почвой ежегодно вымываются водорастворимые элементы: азот, фосфор и калий. Подсчитано, что при смыве 1 см слоя чернозёма в Центрально-Чернозёмной зоне теряется с гектара более 600 кг азота, 400 кг фосфора, 300 кг калия. При этом много теряется содержащихся в почве микроэлементов.

Американские исследователи подсчитали, что при эрозии почва теряет в 20 раз больше элементов питания растений, чем их выносится с урожаем (Копке, Бертран, 1962). По признанию Беннета (1958), в США ежегодно при эрозии теряется 92 млн т азота, фосфора, кальция и калия.

Со склоновым стоком в смываемой почве ежегодно теряются удобрения, а также пестициды, которые с каждым годом во всё большем количестве применяются в сельском хозяйстве. Данные наблюдений показывают, что 10-30% вносимых на склоновые земли удобрений иногда сносится при выпадении ливней и при стоке талых вод. Кроме того, 10-20% вносимых пестицидов смываются при поверхностном стоке и эрозии, не участвует в борьбе с сорняками, вредителями и болезнями сельскохозяйственных растений.

Огромные изменения происходят в ландшафтах при образовании овражно-балочной сети. Иногда сильно разветвлённая овражная сеть расчленяет большие пахотные массивы и другие земельные угодья на множество мелких участков.

Ежегодный рост оврагов приводит к большому разрушению просёлочных, шоссейных и железных дорог, жилых и промышленных сооружений.

В России много оврагов. Например, в Центрально-Чернозёмной зоне площадь оврагов составляет 140 тыс. га. В Ростовской области суммарная протяжённость овражной сети составляет 40 тыс. км – ею можно опоясать земной шар. В Воронежской области общая протяжённость оврагов составляет 250 тыс. км, а площадь – 0, 5 млн га. Объём овражных выносов превысил 10 млрд м³. В отдельных районах европейской части России за истекшие 100-200 лет общая длина оврагов превысила протяжённость всех балок и лощин, сформировавшихся в течение тысячелетий. Ориентировочные расчёты показывают, что на территории нашей страны более 3, 3 млн оврагов, а общая протяжённость оврагов – около 1 млн км.

На орошаемых землях, как при бороздковом поливе, так и при использовании дождевальных машин, иногда наблюдается сильный смыв почвы. За сезон при поливе дождевальными агрегатами с 1 га может быть смыто до 80 т почвы, а при бороздковом – до 200 т. Отложение смытого материала к концу оросительных борозд приводит к изменению уклона, что требует новой планировки, нарезки карт и борозд. При неправильном сбросе оросительных вод возникает много оврагов. Эрозия почв также приводит к разрушению откосов магистральных каналов.

Эрозия почв проявляется и на осушенных землях. Здесь происходит размыв дренажных каналов и разрушение оврагами различных инженерных сооружений.

При лесозаготовках на склонах, в связи с нарушением дернины и уничтожением части гумусового слоя, нередко проявляется большой смыв почвы.

Строительство железных и автомобильных дорог, нефте- и газопроводов, судоходных каналов, линий связи, а также строительство различных промышленных и других сооружений на расчленённых территориях и эксплуатация этих объектов сопровождаются эрозией почвогрунта. Дороги федерального и республиканского значения обычно прокладываются по наименее расчленённым элементам рельефа – по речным водоразделам. Дороги областного и районного значения соединяют малые города, сёла, которые часто располагаются в долинах рек или вдоль балок. В силу этого второстепенные дороги постоянно поднимаются на крутые склоны гидрографической сети. Ради поддержания полотна в сухом состоянии, вдоль дорог роют кюветы. Кюветы перехватывают линии стока, направляющиеся в сторону дороги, и отводят сток в балки. Так как сток по кюветам бывает весьма значительным, то на крутых участках возникает опасность размывов.

Наравне с дорогами районного и областного значения опасными очагами эрозии являются и полевые дороги, проектированию которых уделяется ещё меньше внимания. Большой процент этих дорог не формируется и не имеет кюветов. Размыв на них происходит прямо по колеям. Такие дороги десятки раз переносятся на новые места, в обход ими же созданных размывов.

Эрозия, вызванная строительством, может возникать в тех местах, где дерновый покров нарушается вследствие нивелировки строительных площадок, рытья котлованов, выемок и т.п., а также на свеженасыпанных дамбах, плотинах, насыпях.

При эрозии более тонкие фракции почвы, в частности, содержащие гумус, водными потоками транспортируются в речную сеть, а наиболее грубые фракции почвы и почвообразующих пород откладываются в виде мощных наносов у подножия склонов, по дну балок и долин. Если на склонах подвергаются эрозии уже сильносмытые почвы, то наносы часто состоят из почвообразующей породы. В этом случае происходит погребение плодородных почв породами. Большой ущерб сельскохозяйственным землям, расположенным на пониженных элементах рельефа, причиняют наносы, поступающие из устьев оврагов, размывающих бесплодные породы.

Огромное количество смытой со склонов и вынесенной из оврагов почвы поступает в пруды и водохранилища.

В американской печати опубликовано много данных о заилении водохранилищ. Так, в связи с интенсивным заилением наносами водохранилищ в США, многие из них потеряли за 30 лет до 80% ёмкости. Иногда срок службы плотин ограничивается 10-15 годами. В Техасе водохранилище на реке Колорадо за 6 лет потеряло 47% своей первоначальной емкости. Для его замены было построено новое водохранилище, но оно за 9 лет потеряло 83% ёмкости. Как свидетельствует Х. Беннет (1958), в юго-восточных районах США 13 дорогостоящих водохранилищ были до краёв своих плотин забиты продуктами эрозии, и это произошло менее чем за тридцать лет. Большое водохранилище – озеро Мид позади плотины Гувера – заполняется наносами со скоростью 168, 8 млн м³ в год.

Рост русловых наносов во многих районах мира является главной причиной наводнений. По мере заиления ложа рек, их пропускная способность резко снижается. При наводнениях с пойменных земель сносится не только пахотный слой, но также, при разрушенной дернине, смывается почва с пастбищных земель.

Понятие ветровая эрозия в принятом в нашей стране обращении включает все рельефообразующие процессы, связанные с работой ветра только на сельскохозяйственных угодьях, где на их появление и развитие оказывает воздействие хозяйственная деятельность человека.

Ветровая эрозия, и связанные с нею пыльные бури, возникает и усиливается в результате деятельности людей, когда чрезмерный выпас скота, система земледелия и её отдельные приёмы не соответствуют особенностям почв и климата данного региона.

В результате развития ветровой эрозии происходит формирование своеобразного эолового комплекса, очень сложного по условиям для развития растений. В ветроэрозионных районах формирование почв идёт при участии эоловых процессов, явления перевевания накладываются на зональные процессы почвообразования. В почве увеличивается содержание песчаной фракции и уменьшается количество пылеватых и илистых частиц. Вместе с изменением механического состава изменяются и другие физические свойства: возрастает теплопроводность и уменьшается теплоёмкость, повышается водопроницаемость и понижается влагоёмкость, существенно снижается связность почв. В эродированных почвах, вследствие выдувания мелкозёма, происходит вынос важнейших элементов плодородия почвы, изменяется её химический состав.

Ветровая эрозия наиболее широко распространена в пустынных и полупустынных областях, с меньшей интенсивностью она п

⇐ Предыдущая 1 2 34