В зонах кислородного барьера накапливается широкий круг элементов, хотя причины концентрации различны; при подъеме грунтовых вод по капиллярам к поверхности в связи с заменой •восстановительной среды на окислительную происходит накопление Fe, Cо, Mn (Fe и Mn— хорошие сорбенты). Mo, P, V, Сг сорбируются гидроксидами железа; Ва, Zn, Ni, Со, Cu – гидроксидами марганца.
Сопоставление состава новообразований на латеральном «кольцеобразном» барьере в естественных геохимических сопряжениях и на «площадном» кислородном барьере в зоне осушения показывает, что они различаются по комплексу накапливающихся микроэлементов.
В пограничной полосе мелиоративная система – лес, гипсометрически и геоморфологически совпадающей на Вожской системе с границей между древней ложбиной стока и полого-волнистой водно-ледниковой зандровой равниной, где уровень грунтовых вод после осушения болот понизился на 1 м, происходит резкая смена условий миграции элементов и развивается кислородное выщелачивание под торфяным горизонтом почв.
Интегральным показателем последствий геохимической перестройки ландшафтов выступает сток дренажных канав. Воды дренажных канав в лесной зоне чаще всего относятся к гид-рокарбонатно-кальциевым. Большинство исследователей отмечают рост минерализации и выноса кальция, хлора, сульфат-иона и соединений азота, что свидетельствует об усилении их миграции под влиянием осушения. Изменения носят сезонный характер и весной снижают разбавляющий эффект талых снеговых вод. Потеря вещества с дренажным стоком относится к отрицательным последствиям функционирования ГТС. В районах с обилием озер, которые принимают дренажный сток, снижается рыбопродуктивность и возникают благоприятные условия для евтрофирования.
Структура зоны влияния осушительных систем. В зоне гидрогеологического влияния осушительных систем спустя 10-15 лет после их создания четко обозначаются две подзоны:
структурной перестройки компонентов природных 'комплексов и количественных изменений;
вторая подзона иногда мелкоконтурна и фрагментарна. В пределах подзон влияния прослеживаются пояса увеличения и снижения биологической продукции ландшафта. Дифференциация знака влияния осушения на ландшафты прилегающей территории — одна из основных черт зоны влияния.
Можно выделить две группы ПТК, в зонах влияния: лесные и луговые. Границы зон, подзон и поясов влияния на древесный ярус выявляют в процессе полевых исследований и обработки дендрохронологической информации путем группировки точек отбора спилов и кернов деревьев. Группировка производится по степени изменения прироста за сравниваемые периоды до и после образования дренажа для каждого типа леса. Одновременно за тот же период устанавливается тенденция изменения прироста в типах леса — аналогах вне зоны влияния. Это метод пространственных соотношений приростов. Затем на крупномасштабной ландшафтной карте наносится ареал зон, подзон и поясов влияния. Практически первостепенное значение имеют две границы: внешняя, или верхняя, за пределами которой изменений в продуктивности лесных сообществ не наблюдается, и граница смены знака влияния (положительного на отрицательное или наоборот).
Влияние осушения на луговые комплексы требует длительных стационарных наблюдений за их видовым составом и продукцией фитомассы. Такие исследования осуществлены в Белорусском Полесье и Мещерской низменности (Парфенов и Ким, 1976; Дьяконов и др., 1984; Сперанская, 1990 и т. д.). Влияние осушения на луга дифференцировано в зависимости от гипсометрического уровня. Сравнительный анализ видового состава и продукции лугов разных уровней попарно, когда одна из групп расположена в предполагаемой зоне влияния, а другая вне ее, позволяет сделать некоторые выводы.
Размер зоны влияния носит пульсирующий характер. Она больше в сухие годы и уменьшается во влажные.
Знак влияния на продуктивность дифференцирован по высотным уровням. В целом снижение продуктивности лугов за 10 лет существования системы составило 20%. В наибольшей степени снижение проявилось на лугах низкого и среднего уровней выровненных поверхностей и склонов (глубина вод до осушения – от 0,3 до 1,2 м). Это наиболее чувствительные сообщества. Причина – отрыв капиллярной каймы от корнеоби-таемого слоя.
Выявлена также дифференциация знака влияния по годам пределах одного гипсометрического уровня.
Вопрос о взаимоотношении птиц и осушительной мелиорации имеет важное практическое значение. В мире известно свыше 5 тыс. видов насекомых, приносящих вред сельскому хозяйству. Общие потери урожая от вредителей достигают 20%, а в отдельные годы гибель урожая может достигать 50 процентов и более. Использование птиц как биологического, экологически чистого средства борьбы с вредителями сельского хозяйства имеет большое преимущество, прежде всего из-за дешевизны и относительно высокой эффективности.
По Д. М. Очагову (1990), в результате мелиорации птицы испытывают на себе влияние (в целом негативное) следующих факторов: понижение уровня грунтовых вод; изменение рельефа земной поверхности и растительного покрова; усиление фактора беспокойства в репродуктивный период; проведение механизированных сельскохозяйственных работ и выпаса скота; применение минеральных удобрений, использование пестицидов. Видовое разнообразие гнездящихся птиц можно рассматривать как чуткий индикатор устойчивости ландшафтов. Это возможно при сохранении в пределах массивов осушения небольших по площади (0,3-0,5 га) озер, заболоченных территорий, лесов и создании лесных полос и кустарниковых насаждений. Сохранение разнообразия биотопов позволяет существенным образом предотвратить негативные последствия осушения. В том случае снижается численность отдельных видов, а число видов, как правило, остается прежним. Переход от открытой осушительной сети к закрытому дренажу сопровождается существенным уменьшением количества гнездящихся видов (на 48-65%) и численности птиц (на 9-48%). Водоплавающие исчезают практически полностью (Очагов, 1990).
Для многих районов земного шара осушительная мелиорация поставила проблему сохранения генофонда. Так, в Германии в результате осушения в 70-е годы из авиафауны было вычеркнуто•14 видов, 88% видов птиц, находящихся на грани-исчезновения – представители важных биотопов.
Размеры поясов и подзон влияния определяются совокупностью физико-географических условий, важнейшими из которых выступают три:
глубина дренажа, оградительных (ловчих) каналов;
угол наклона рельефа местности и
механический состав материнских почвообразующих пород.
По сочетанию указанных выше свойств выделяются четыре вида зон влияния с подвидами (см. табл.).
Виды и подвиды зон влияния осушительных систем
| Название, размер | Лимитирующие факторы влияния | Состав подзон и поясов | Скорость процесса | Отношение площади влияния к площади осушения |
| I. Очень узкая, до 50 м | уклоны >0,01 глубина дренажа <1,2 м; механический состав пород | слабая дифференциация на пояса основной пояс – положительного влияния | малая | 0,03—0,10 |
| II. Узкая,средняя, до 300м | IIа. уклон >0,01 | четкая дифференциация на укороченные подзоны и пояса | большая | 0,05—0,20 |
| II6. механический состав – суглинки | четкая дифференциация на подзоны и пояса | малая и средняя | 0,20—0,80 | |
| IIв. глубина дренажа <1,2 | то же с небольшим поясом отрицательного влияния | средняя и большая | 0,30—0,50 | |
| III. Широкая, 0,5-1,2 км | условно нет | полный набор подзон и поясов влияния | большая | 0,50—1,00 |
| IV. Обширная до 3-6 кми более | условно нет | сомкнутые и разорванные ареалы подзон и поясов, взаимодействие смежных систем | большая и средняя | 0,90—3,00 |
I вид формируется в том случае, когда распространение влияния лимитировано двумя или тремя факторами, чаще всего тяжелым механическим составом почвообразующих и подстилающих пород. Зона влияния очень узкая, обычно 30-50 м. Характерна для водораздельных осушительных систем средней и южной подзон тайги; для увалистых суглинистых моренных равнин; водно-ледниковых равнин, перекрытых чехлом покровных суглинков; холмисто-моренных равнин с камами и озами.
Формирование зоны II вида характерно для ландшафтов моренных водно-ледниковых песчаных и супесчаных равнин, долинно-зондровых равнин, ландшафтов пойм крупных и средних рек и древнеаллювиальных равнин. Распространение влияния лимитировано одним из факторов. В зависимости от лимитирующего фактора выделены следующие подвиды зон влияния: IIа—при уклонах более 0,01 образуется укороченная зона, шириной 50—100 м, с четкой дифференциацией на подзоны и пояса. II6 – лимитирующий фактор влияния – механический состав пород. Формирование новой структуры зоны идет медленнее, чем в подвиде IIа. При неглубоком дренаже (>-1,2 м) образуется сравнительно неширокая (100-200 м) зона с преобладанием пояса положительного влияния, особенно в подзонах средней и южной тайги (Карелия, Вологодская обл.).
Для ландшафтов плоских зандровых водно-ледниковых равнин, зандровых древнеаллювиальных равнин, плоских вторичных супесчаных моренных равнин характерен III вид зоны влияния. В случае, когда прилегающая территория сложена песками или супесями, склоны пологие (1-2°) и глубина дренажа - 1,5 -2,5 м, ширина зоны влияния, может спустя 5- 10 лет после создания осушительной системы достигать 1-1,2 км.