ЛАНДШАФТНОЕ И БИОГЕОХИМИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ СТЕПНЫХ КЛЮЧЕВЫХ УЧАСТКОВ СЕВЕРНОЙ ЧАСТИ КАЗАХСКОГО МЕЛКОСОПОЧНИКА

Ландшафтно-биогеохимические исследования проводились автором в северной части Казахской складчатой страны в пределах Кокчетавской возвышенности с высотами 675 (на севере) – 533 (на востоке) и 350-360 м (в центральной части аккумулятивной равнины). У подножья гор расположены глубокие пресные озера: Щучье, Большое и Малое Чебачье, Боровое, питание которых происходит как за счет атмосферных осадков, так и подземных и грунтовых вод гидрокарбонатно-сульфатно-натриево-кальциевого состава с рН 8,10-8,38. Глубина залегания подземных вод в восточной части района исследований расположена на глубине 8-15 м, дебит их – 0,1-0,5 л/сек. а грунтовых – 2-10 м с дебитом 0,1- 0,2 л/сек.
Ландшафтное и биогеохимическое разнообразие степных участков района исследований обусловлено геологическим, геоморфологическим строением, климатом, стоком, почвенно-растительным покровом.
В геологическом строении ландшафтов принимают участие архейские, протерозойские, эффузивно-осадочные образования палеозоя (широко распространены интрузии кислых пород), также развиты рыхлые мезо-кайнозойские образования в виде древних кор выветривания (образованных в условиях жаркого и влажного климата) и глинисто-суглинистых, часто карбонатных, отложений. Горные породы являются основным источником поступления химических элементов в компоненты ландшафта под влиянием физического, химического и биогеохимического выветривания. Значительная часть изученных ландшафтов сложена изверженными кислыми породами, представляющими интрузии серых и розовых гранитов. Интрузии хр. Кокчетау имеют длину 20 км и на его севере расположена г. Синюха с абсолютной высотой (887м). Г. Синюха, западная и южная часть Боровского массива состоят из среднезернистых биотит-амфиболитовых гранитов. Среднезернистые граниты содержат 35% полевых шпатов (ортоклаз –K(Si2AlO3) и др., 32% – кварца (SiO2), 22% – плагиоклаза, 11% – биотита. Первым поселенцем на кристаллических породах является литофильная растительность – мхи и лишайники. Они выделяют органические кислоты, оказывающие влияние на химическое разложение осколков гранитов. Лишайники разрушают одни минералы и обходят такие, как кварц. Наиболее легко разрушаются слюды, далее идут полевые шпаты. В процессе выветривания пород имеются кальцит, вавеллит (Al3(OH)3(PO4)2 x 5H2O), вторичные слюды – такие, как: серицит и вторичный мусковит (KAl2(Si3AlO10)ON,F)2), гидрослюды и минералы глинистого типа – монтмориллонит ((Al2Mg3)(Si4O10)(OH)2). Легко выветриваются биотитовые крупнозернистые граниты, менее – мелкозернистые.
Современные ландшафты развивались в условиях континентально-степного климата с малым (от 300 до 390 мм) количеством атмосферных осадков в условиях теплого, в основном, сухого лета и холодной малоснежной зимы.
Для степных ландшафтов северной части Казахского мелкосопочника характерно свое определение биологического круговорота и биогеохимического разнообразия. Биологический круговорот играет важную роль в миграции элементов в ландшафтах наряду с аэральной и водной. Биогеохимический фактор осуществляет взаимосвязь растений с почвами, и он включает в себя  два противоположных, но тесно  взаимосвязанных процесса: 1) продукционный и 2) деструкционный. В результате большой роли биологического круговорота химических элементов в поверхностных частях земной коры происходит непрерывная перегруппировка атомов и их миграции. В этих ландшафтах при определенных условиях концентрируются и редкие элементы.
Основными почвами степных ландшафтов являются черноземы обыкновенные и южные. Особенность черноземов – языковатость генетических горизонтов почвенного профиля, которая обусловлена сухим резко-континентальным климатом. Растрескивание почв происходило в результате пересыхания их летом и промерзания зимой. В гумусовом горизонте черноземов происходит биогенная аккумуляция свинца, меди, цинка с тенденцией уменьшения с глубиной. Содержание гумуса в обыкновенных среднегумусных и мощных черноземах достигало 6-9%. Растительность – красноковыльно-злаковая с господством ковыля красноватого. Распространены в степях и южные малогумусные (содержание гумуса в них составляет 4-6%) черноземы. В иллювиальном горизонте южных черноземов накапливаются такие микроэлементы, как: титан, марганец, кобальт, никель, ванадий, цинк. Для них характерна типчаково-ковыльная растительность. Урожайность травостоя составляла 6,5-7,5 ц/га. В золе укосов этих степей аккумулируются кремний, калий. В настоящее время эти степи распаханы. Распространены в этих ландшафтах лугово-черноземные, луговые (пойменные) аллювиальные почвы.  
Почвообразующие породы играют определенную роль в литогенезе. В результате биологического круговорота химические элементы, извлекаемые из горных пород, вод, атмосферы, значительно преобразуют поверхностные горизонты горных пород. Это преобразование идет физико-химическим и механическим путем, что приводит к изменению физического состояния и их химического состава.
Наряду с гидроклиматическими процессами и рельефом, почвообразовательный процесс играет большую роль в формировании коры выветривания. Особенностью формирования почв является неглубокое залегание коренных пород, на продуктах выветривания которых они развиваются. Влияние горных пород проявляется в высокой скелетности почв. Почвы имеют небольшую мощность и выражен щебнистый субстрат почвообразовательных пород. Наличие маломощного горизонта объясняется господством злаковой растительности, корни которой развиты недостаточно глубоко.
Почвы унаследуют состав почвообразующих пород, которые в северной части Казахского мелкосопочника представлены желто-бурыми карбонатными суглинками и глинами различной мощности, накопленными в результате элювиально-делювиальных процессов. Делювиальные отложения достигают большой мощности у подножий сопок и в широких межсопочных равнинах.
Коренные породы местами перекрыты четвертичными наносами и современными отложениями. Четвертичные отложения представлены покровными суглинками, элювиальными, делювиальными, древне-элювиальными и озерными отложениями. Покровные суглинки занимают более высокие равнинные пространства и характеризуются карбонатностью и значительной мощностью отложений. На последних формируются обыкновенные средне- и многогумусные черноземы.
Особенность черноземов  – языковатость генетических горизонтов почвенного профиля, которая также обусловлена сухим резко-континентальным климатом. Растрескивание почв происходило в результате пересыхания их летом и промерзания зимой. В гумусовом горизонте черноземов происходит биогенная аккумуляция свинца, меди, цинка с тенденцией уменьшения с глубиной. Содержание гумуса в обыкновенных среднегумусных и мощных черноземах достигало 6-9%. Растительность – красноковыльно-злаковая с господством ковыля красноватого. Распространены в степях и южные малогумусные (содержание гумуса в них составляет 4-6%) черноземы. В их иллювиальном горизонте накапливаются такие микроэлементы, как: титан, марганец, кобальт, никель, ванадий, цинк с типчаково-ковыльной растительностью. Биопродуктивность травостоя составляла 6,5-7,5 ц/га. В золе укосов этих степей аккумулируются кремний, калий. В настоящее время эти степи распаханы.
В северо-восточной и северной части от оз. Тасшалкар и Карасор распрострнены ландшафты мелкосопочников и грядово-холмистых денудационных равнин на гранитных интрузиях палеозоя и их коре выветривания, где развиты разнотравно-ковылково-красноковыльные степи в комплексе с ковыльно-типчаковыми и полынно-типчаковым ассоциациями при урожайности 3-5 ц/га. Травостои этих степей имеют зольность 8,5-11,0% и обогащены кремнием (до 99,3%), кальцием (4-10%), фосфором (до 3,72%), калием (до 13%). Встречаются участки с разнотравно-ковыльной растительностью на малоразвитых черноземах. В типчаково-ковыльной степи на малогумусных южных черноземах увеличивается количество злаков и уменьшается численность разнотравья при урожайности 3-5 ц/га. Используются степи для сенокосов и выпаса скота. В бессточных неглубоких западинах встречается луговая степь с луговыми и лугово-болотными видами растений.
Распространены ортоэлювиальные степные ландшафты  мелкосопочников и холмогорий на комплексе метаморфических пород архея и их коре выветривания, расположенные западнее оз. Сасык, севернее оз. Балакты и в окрестностях оз. Жайнак. Рельеф их мелкосопочный и пологохолмистый с высотами 350-450 м. Почвы – черноземы малоразвитые. Разнотравно-красноковыльно-овсецовые разнотравья имеют зольность 5,73% и содержат 86,13% кремния, что уступает концентрации его в предыдущих группировках. Растения этих степей аккумулируют в большей степени калий, кальций, магний и в меньшей мере – алюминий, серу. Следует отметить, что ковыль красный, полынь австрийская накапливают медь. Много содержится кальция, калия, магния в укосах травостоя по сравнению с почвами и материнской породой. Почвы этих ландшафтов обогащены никелем.
Среди большого разнообразия ландшафтов распростанены ортоэлювиальные степные на метаморфическом комплексе протерозоя. Рельеф их представлен мелкосопочником и плоскими волнистыми мелкосопочными равнинами с отдельными сопками. Высоты колеблются от 433 м – на западе до 559 м – в центре. Травяной покров этих ландшафтов представлен разнотравно-красноковыльно-овсецовыми ассоциациями с преобладанием ковылей красного и волосатика, овсеца пустынного, типчака, тонконога гребенчатого, полыней – австрийской, холодной, широколистной, шалфея.  
Продуктивность травостоя составляла 10-12 ц/га. Зольный анализ укоса разнотравно-овсецовой ассоциации, указывает на обогащение его окислами калия, кальция, магния, натрия, серы, кремния. Заметим, что содержание калия, магния, натрия в золе превышает таковое в почвах, исключая концентрации кремния в породах.
Почвами этих степных участков являются черноземы обыкновенные малоразвитые. Согласно данным валовых анализов, выполненных автором, эти почвы обогащены окислами кремния в величинах, уступающих таковым в породе. Накопление в почвах окислов серы, магния обусловлено, по-видимому, биогенной аккумуляцией. Черноземы здесь щебнисты и содержат больше всего (до 48%) фракций меньше 0,01 мм. По механическому составу они относятся к тяжелым суглинкам. Степные ландшафты на архейских и протерозойских породах обогащены титаном и медью.
Данные химического исследования пород и почв позволяют судить о характере и составе развитых на глубине пород. Так, в районе п.п. Черноярского, Котур-Куля, Базарбека и др. было обнаружено повышенное содержание в компонентах ландшафта (в том числе и растениях) никеля. В почвах степных ландшафтов больше всего концентрируется меди (до 0,013%) и мало – бария. Перспективными на металлопроявления являются ландшафты на архейских, эффузивно-осадочных породах.
Неоэлювиальные степные ландшафты занимают значительные пространства в пределах Кокчетавской возвышенности и межгорные депрессии, выполненные молодыми рыхлыми наносами четвертичного (мощностью 65-70 м) и отчасти неогенового возраста. Рельеф этих ландшафтов равнинный слегка всхолмленный с высотами поверхности 275-390 м. Четвертичные отложения представлены покровными суглинками, имеющими пролювиально-делювиальный генезис. Здесь распространены многочисленные котловины бессточных озер и солончаковых западин.
В неоэлювиальных ландшафтах встречаются разнотравно-красноковыльные ассоциации с урожайностью 6,5-7,5 ц/га. Укосы их обогащены кремнием, кальцием,  магнием, серой и обеднены –  фосфором и калием. Сейчас степи освоены и распаханы.
В неоэлювиальных степных ландшафтах развиты черноземы обыкновенные со значением величин рН водн. от 7,3 – в гумусовом горизонте до 8,5 – в иллювиальном и почвообразующей породе и содержанием гумуса до 10-12%.
Микроэлементы в почвенном профиле распространены довольно равномерно. Но следует отметить некоторое повышение концентрации меди, никеля, хрома в иллювиальном карбонатном горизонте почв. Грунтовые воды песчано-галечниковых, песчано-гравийных и песчано-глинистых отложений относятся к гидрокарбонатно-хлоридно-натриево-калиево-магниевому и гидрокарбонатно-сульфатно-кальциево-натриево-калиевому классам.
Типоморфным элементом степных ландшафтов является кальций. Ландшафты обогащены кальцием, медью, но испытывают недостаток калия, марганца, фосфора и избыток фтора. Фтора много  в водах, донных отложениях аквальных ландшафтов озер.
Итак, ландшафтное и биогеохимическое разнообразие ключевых участков обусловлено геолого-геоморфологическими факторами, местными гидролого-климатическими и почвенно-растительными условиями.