zonalnye_tipy_biomov_rossii_2003

куртины чилиги, терна, вишни и одиночные деревца яблони в сопровождении боярышника и шиповника.

Ландшафты долинно-байрачных лесов и эпизодических плодово-кустарниковых саванн соответствует типичной и южной подзонам степной зоны на южных черноземах, тем- но-каштановых и каштановых почвах. В среднем голоцене леса тянулись по берегам рек до Черного, Азовского и Каспийского морей. В процессе последующей антропогенизации больше всего пострадали сосновые леса. Пойменные леса пострадали меньше, но и они на юге зоны встречаются не часто. Северной половине зоны придавали своеобразие многочисленные байрачные леса. При благоприятных условиях байрачные леса встречались и на юге – в районе Херсона, Николаева, Мариуполя, Сарепты.

Каждая байрачная дубрава сопровождалась широкой полосой плодово-кустарниковых саванн. «В открытую степь, – писал Г. Н. Высоцкий, – выходят только яблони и груши (иногда значительных размеров, при низкой шатрообразной форме), боярышник, жостер, шиповник и терн; иногда вся целинная степь пестреет этими кустами». Остатки естественных плодовых саванн сохранялись кое-где до конца XIX в. Заброшенные пашни и пастбища даже на юге зоны степей довольно скоро приобретают характер плодово-кустарниковой саванны.

Таким образом коренным типом растительности плакоров типичной и южной степи были плодовые саванны. Деревья и кустарники как наиболее уязвимая структурная часть естественной растительности исчезали при сенокошении и неумеренной пастьбе скота, не говоря уже о распашке земель. Консервативной синузией оказывалась степь. Однако на защищенных от антропогенного воздействия участках степи и даже залежи плодовая саванна начинает возрождаться. В условиях достаточного увлажнения саванна является одной из стадий сукцессионного ряда восстановления биома широколиственного леса.

7.2.2.2. Процессы демутации степной растительности

К числу эндодинамических смен, ведущих к демутации степной растительности можно причислить зацелинение залежей и процесс самозарастания песков (Лавренко, 2000). Восстановление нормальной структуры чернозема и формирование почвы на песках идет при этом под непосредственным влиянием растительности.

Зацеленение залежи (demutatio squaloris), так назвал процесс восстановления растительности степи после распашки Г.Н. Высоцкий. Сопоставление стадий демутации степных залежей согласно схемам различных авторов представлены в табл. 7.2.

Е.М. Лавренко указывает на ряд условий, которые влияют на последовательность стадий развития растительного покрова залежей.

1.Степень мощности гумусового горизонта. Если гумусовый горизонт достаточно мощный и плуг захватывает только его верхние части, то это создает возможность для восстановления целинного покрова в том виде, в каком он существовал до распашки. Если же гумусовый горизонт маломощный и плуг выворачивает на поверхность массу переходного горизонта или если верхняя часть гумусового горизонта смывается после распашки (на склонах), то в этом случае заключительная стадия зацелинения будет более или менее отличаться от первоначального покрова целины.

2.Продолжительность культуры в пределах участка, бросаемого под залежь. В тех слу- чаях, когда распашка была произведена недавно и на поле еще сохраняются некоторые целинные элементы, процесс зацелинения, естественно, происходит быстрее, чем на старопахотных участках, в пределах которых не только исчезают целинные элементы, но и происходят значительные физические и химические изменения в почве.

3.Характер обработки почвы. Здесь имеет значение, во-первых, влияние обработки на степень засоренности поля, бросаемого под залежь, и, во-вторых, влияние обработки почвы (агротехнических приемов) на физико-химические свойства последней (степень «окульту-

180

Таблица 7.2. Сопоставление стадий демутации степных залежей согласно схемам различных авторов, по Е.М. Лавренко

181

ренности» почвы). Естественно, что засоренность поля (состав сорняков, равномерное или неравномерное распределение их по полю), зависящая от агротехнических приемов, будет влиять на прохождение первых стадий демутации залежи. Если, например, поле сильно засорено пыреем или синцом, то скорее наступает вторая стадия зацелинения – стадия корневищных злаков (иногда с первого года). Значительная окультуренность почвы будет, естественно, замедлять процесс демутации.

4.Наличие очагов инспермации (источников семян целинных трав) на большем или меньшем отдалении от залежи. Наличие вблизи молодой залежи участков целины или старых залежей должно значительно ускорить процесс демутации. И, наоборот, отдаленность подобных очагов инспермации может затянуть на долгие годы наступление заключительных фаз демутации.

Назовем основные стадии демутации залежей на глинистых или суглинистых грунтах, по К.М. Залесскому.

1.Стадия полевых сорняков, состав которых определяется главным образом характером последней культуры. В этой стадии встречается значительное количество однолетников

èдвулетников. Наибольшее количество однолетников характерно для этой стадии в более засушливых (типчаково-ковыльных) степях. Количество многолетников увеличивается в более влажных подзонах (разнотравно-типчаково-ковыльные степи, лесостепь), а также при плохой обработке. Так, на одногодичных залежах иногда преобладают Cirsium arvense, Sonchus arvensis, а иногда и пырей Agropyrum repens, а в подзоне типчаково-ковыльных степей и синец – Agropyrum ramosum. Преобладание пырея или синца на одногодичных залежах маскирует характер первой стадии и делает незаметным переход ко второй стадии.

На одногодичных или двугодичных залежных выпасаемых толоках на юге Европейской части Союза (юг лесостепи, разнотравно-типчаково-ковыльные степи) нередко изобильно развиваются колючие сложноцветные – Carduus acanthoides, С. thoermeri (С. nutans auct. fl. ross.).

2.Стадия корневищных растений. В области более влажных степей (лесостепь) в этой стадии на залежах преобладают Роа angustifolia, Calamagrostis epigeios, Bromus inermis и некоторые двудольные. Южнее (юг лесостепи, разнотравно-типчаково-ковыльные и отчасти типчаково-ковыльные степи) корневщную стадию образовывает пырей Agropyrum repens, а на выпасаемых залежах также корнеотпрысковая полынь Artemisia austriaca.

В подзоне типчаково-ковыльных степей корневищная стадия образована обычно синцом Agropyrum ramosum.

Эта стадия демутации залежей наиболее продуктивна в кормовом отношении, так как растительный покров сформирован хорошими в кормовом отношении злаками, дающими большую кормовую массу.

3.Стадия дерновинных(кустовых) злаков. По мере старения залежи на ней все в большем и большем количестве разрастаются дерновинные злаки, как типчак, кипец, виды ковыля. Эти злаки постепенно вытесняют корневищные злаки.

4.Стадия вторичной целины. По мере старения дерновинных злаков некоторые из них отмирают, образуются междерновинные промежутки (кальвиции), которые постепенно заселяются остальными растениями, характерными для целинной степи.

Г. Н. Высоцкий, дающий в общем аналогичную схему демутации степных залежей, предлагает называть первые две стадии (бурьянистую и корневищную) перелогом. В этой стадии на залежи преобладают сорняки. Следующие стадии с момента появления большого количе- ства дерновинных злаков он называет залежью (см. табл. 7.2).

Рассмотрим стадии демутации залежей на супесях.

1.Господство однолетних (летне-осенних) сорняков (после снятия хлеба), главным образом Setaria viridis и S. glauca, Digitaria linearis, Eragrostis minor, а из однолетнего разнотравья – Polygonum arenarium, Polycnemum arvense и др. Степень покрытия почвы 20-30%.

182

2.Развитие одно-двулетников (1-й и 2-й год после снятия хлеба). Из однолетников: главным образом однолетние костры – Bromus tectorum, В. squarrosus, а также Erigeron canadensis, Crepis tectorum; одно-двулетник– Artemisia scoparia; из двулетников:Berteroa incana,

коровяк Verbascum и др. Степень покрытия почвы растениями 40-60%.

3.Разрастание корневищных и корнеотпрысковых, с заметной примесью стержнекорневых, и начало вкрапления дерновинных (3-5-й годы). Преобладают многолетники: из корневищных – Hierochloe odorata, Agropyrum repens (по понижениям), из корнеотпрысковых – Artemisia austriaca; из стержнекорневых – Euphorbia gerardiana, Artemisia inodora. Из однолетников – Kochia arenaria и др. Степень покрытия почвы 50-70%.

4.Восстановление господства дерновинных злаков (Festuca sulcata и др.), с большой долей стержнекорневых многолетников, например, Artemisia inodora (6-й – 10-й и следующие годы).

Таким образом, процесс демутации залежей на супесчаных почвах в основных чертах близок к аналогичному процессу на глинистых и суглинистых почвах. Однако следует отметить, что восстановление прежнего целинного покрова на супесях возможно только в том случае, если распашка супеси была кратковременной и почва в результате распашки не была развеяна. На чрезмерно разрушенных пахотой супесчаных почвах, так же как и на песках, разбитых скотом, восстановление точно такого же целинного покрова, какой был до распаш-

ки, произойти не может.

Процесс самозарастания песков. Сыпучие пески после прекращения выпаса постепенно зарастают и в конце концов превращаются во «вторичную песчаную степь». Стадии демутации (самозарастания и последующего задернения песков), по А.Г. Гаелю, следующие.

1.Голые пески или совершенно лишены растительности, или по ним разбросаны редкие отдельные экземпляры или заросли псаммофитов: длиннокорневищных злаков –

Agropyrum dasyanthum, Elymus giganteus, Calamagrostis epigeios, корнеотпрысковых – Linaria odora, кустарниковых ив Salix acutifolia и S. rosmarinifolia или полукустарничковая песчаная полынь Artemisia arenaria. Однолетники обычно избегают подвижных песков. Рельеф мяг- ко-бугристый или чаще волнистый.

2.Слабозаросшие пески (стадия корневищных растений). Частые заросли длиннокорневищных растений, главным образом Agropyrum dasyanthum, Elymus giganteus, и кустарников (Salix acutifolia, S. rosmarinifolia, Cytisus borysthenicus) и полукустарничков (Artemisia arenaria) и других, упомянутых для предыдущей стадии. Иногда, преимущественно в более влажные годы, по несколько более пониженным позициям (склоны бугров, котловины) в большом количестве развивается однолетний псаммофитDigitaria sanguinalis. Рельеф бугристый, часто с резкими контурами.

3.Среднезаросшие пески (стадия корневищных и стержнекорневых растений). Коли- чество зарослей длиннокорневищных растений и отчасти кустарников увеличивается. На площадках среднего уровня появляются стержнекорневые многолетники, главным образом

Euphorbia gerardiana, и некоторые двулетники (Syrenia angustifolia, Centaurea breviceps) и

однолетники (Polygonum arenarium) и другие. Растительные группировки еще очень неустойчивые. Заросли занимают 25-50% площади. Рельеф бугристый. Пересеченность рельефа зависит от неравномерного зарастания песка растительностью: около зарослей (особенно кустарников) скопляются бугры песка с резкими контурами. Начинает формироваться почва: под зарослями псаммофитов образуется гумусовый горизонт мощностью около 5 см; горизонт этот слабо окрашен в сероватый цвет.

4.Хорошо заросшие пески (стадия стержнекорневых растений). Количество зарослей длиннокорневищных растений, кустарников и полукустарников уменьшается. Преобладают стержнекорневые многолетники, главным образом Euphorbia gerardiana, Artemisia inodora, а также двулетники и однолетники; местами дерновинные злаки. Формируются более устой- чивые группировки. Площадь песка, занятая растительностью 50-80%; остальная площадь

183

падает на котловины выдувания, которые здесь еще обильны. Рельеф резко бугристый. По- чвенный покров представлен недоразвитыми черноземами 5-10 см мощностью.

5. Вторичная степь (стадия дерновинных злаков). Нормальный состав и структура песчаной степи постепенно восстанавливаются: преобладают дерновинные злаки (главным образом типчак и кипец; ковыль еще редок) и стержнекорневые многолетники (молочай, полынь-нехворощь); заметное количество также двулетников и однолетников. Однако характер травянистого покрова отчасти сохраняет еще зарослевое сложение, чем «вторичная» степь отличается от «первичной». Почвы – недоразвитые черноземы с гумусовым горизонтом 1020 см. Рельеф приобретает несколько более мягкие контуры, но все же более резок, чем на первичной степи.

Таким образом, вторичная песчаная степь, развивающаяся на месте некогда существовавшей первичной песчаной степи, с песчаными по механическому составу почвами, долгое время отличается от первичной степи рядом признаков. Еще большие отличия наблюдаются тогда, когда подвергаются развеванию глинистые пески или супеси. При этом при развевании почв и подпочв указанного механического состава более мелкие фракции уносятся ветром; благодаря этому механический состав почв развеваемых участков «облегчается». Естественно, что при этом условии никогда не может быть полного возвращения к первичной степи.

184

Глава 8

БИОМЫ АРИДНЫХ ЗОН

 континентальном секторе Евразии к юго-востоку от зоны степей располагаются биомы

пустынь умеренного пояса Голарктического царства (рис.8.1). Степи и пустыни объединены полосой динамического контакта, выделяемой в качестве полупустыни. Ведущим фактором, определяющим формирование биомов полупустынь и пустынь, является жаркий и сухой (аридный) климат, поэтому эти биомы называют аридными. Они характеризуются разреженным растительным покровом и своеобразным животным миром. И растения и жи-

Рис. 8.1. Области пустынь умеренного пояса Голарктического царства, по М.П. Петрову Среднеазиатские пустыни: I − Ирано-Туранская; II − Джунгаро-Казахстанская; III − собственно центральноазиатские; IV − Тибетские высокогорные. Справа изображение северо-западной окраины ИраноТуранских пустынь на космическом снимке: аридные области выделяются по светложелтой окраске

вотные аридных зон умеренного пояса приспособлены к жизни в условиях жары, зимних холодов и дефицита влаги.

8.1. Природа и антропогенные нарушения

По мере продвижения на юг от степи к полупустыне дерновинные злаки постепенно уступают место пустынным полукустарникам: видам полыни (род Artemisia, подроды Seriphidium и Dracunculus), прутняку (Kochia prostrata), разнообразным солянкам и т. п. Следует подчеркнуть, что наряду с полынью семейство маревые, или лебедовые (Chenopodiaceae), куда входят все виды, объединяемые термином “солянки”, является ландшафтообразующим.

Фауна аридных биомов России относится к Арало-Каспийской области Палеарктики (рис. 8.2). Она отличается своими специфическими особенностями и вместе с тем имеет переходный характер между сахара-средиземноморской и центральноазиатской фаунами.

Аридные ландшафты всегда оставались малозаселенными. Большая часть населения группировалась в оазисах, долинах рек и в предгорьях. Традиционной для полупустынь и пустынь формой хозяйства является пастбищное скотоводство. Во второй половине ХХ в. в структуре аридных ландшафтов произошли заметные изменения. Осуществлены крупные программы по орошению аридных земель. Пастбища стали использоваться с большей нагрузкой. Разрушительное воздействие на аридные ландшафты оказывают геологоразведка, добыча газа и нефти, минерального сырья, строительство дорог, нефте- и газопроводов, новых городов и поселков.

185

Рис. 8.2. Характерные представтели фауны Арало-Каспийских пустынь. Рис. В.А. Ватагина, по Н.А. Бобринскому:

1 – тонкопалый суслик; 2 – саксаульная сойка; 3 – гребнепалый тушканчик; 4 – ушастая круглоголовка; 5

– цинковый геккон; 6 – варан; 7 – каракал; 8 – белобрюхий рябок; 9 – барханный кот; 10 – сырдарьинский фазан; 11 – степная черепаха; 12 – полуденная песчанка; 13 – ушастый еж; 14 – джейран; 15 – пегая землеройка; 16 – кулан

186

Антропогенная нагрузка на хрупкие аридные экосистемы ведет к их быстрой деградации. Снижение биологической продуктивности и деградация экосистем получили название опустынивание. Основные критерии опустынивания, а в более широком смысле – опустошения (детериорации) определены на Международной конференции в Найроби в 1990 г. К их числу относятся.

Деградация растительного покрова. Главным биологическим индикатором современного состояния ландшафтов является растительный покров: степень проективного покрытия, видовой состав, жизненные формы, первичная продукция и др. Изменения этих показателей в сторону уменьшения количества и качества указывают на степень деградации растительного покрова. Не менее важными индикаторами опустынивания являются показатели, характеризующие животный мир: структуру популяций, особенности размножения, массовые всплески обилия видов или наоборот, массовая гибель из-за болезней или недостатка корма.

Наблюдения за состоянием растительного покрова, используемого в качестве пастбищ в ландшафтах степной, полупустынной и пустынной зон показывают, что при перегрузке пастбищ происходит деградация растительности и, как следствие, опустынивание ландшафта. Пустынные пастбища, характеризующиеся вообще низкой продуктивностью, особенно сильно страдают от длительного выпаса скота. Сильная сбитость растительного покрова наблюдается вблизи водопоев.

Площадь естественной растительности в аридных ландшафтах, постоянно сокращается вследствие трансформации ее в пашню. Практически все плодородные и удобные для освоения земли уже освоены под богарное или орошаемое земледелие. Освоение новых земель, как правило, сопровождается мощным техногенным воздействием на рельеф и по- чвенно-растительный покров, что усиливает экологическую дестабилизацию ландшафтов.

Ветровая и водная эрозия. Ветер разрушает горные породы, развевает песчаные толщи, лишенные растительного покрова. Рыхлый материал переносится и отлагается на огромных пространствах. Эоловый перенос, поднимая с поверхности почвы мелкозем и кристаллики соли, способствует засолению почв далеко расположенных гумидных ландшафтов, расширяя тем самым ареал опустошенных земель.

По характеру своей деятельности ветровая эрозия может иметь площадное равномерное и очаговое проявление. В обоих случаях ее результатом являются разнообразные формы аккумулятивного эолового рельефа. Последний характеризуется подвижностью, тенденциями захвата новых территорий.

Одним из распространенных типов опустынивания является водная эрозия. Ее опасность тесно связана с крутизной склонов, структурой почв и степенью проективного покрытия растительностью. На пологих (0-5î) задерненных склонах опасность водной эрозии наименьшая, на крутых (15-30î), лишенных растительности – наибольшая. Показателями опустынивания являются густота эрозионной сети, мощность почвенного профиля (степень смытости почв), проективное покрытие растительности.

Деградация и засоление почв. Деградация почв происходит в результате смыва или выдувания плодородного слоя. Засоление зависит от глубины и минерализации грунтовых вод.

Угроза деградации почв зависит от таких природных факторов, как механический состав грунтов, крутизна склонов. Средний и легкий суглинок характеризуют умеренную опасность опустынивания, супесь – сильную, а песок – очень сильную. Деградация почв и растительности на песчаных отложениях ведет к образованию подвижных эоловых песчаных массивов. Отношение площади закрепленных песков к площади слабозакрепленных и подвижных песков – важный критерий опустынивания.

Как же обычно происходит соленакопление в районах интенсивного орошаемого земледелия? Известно, что в оросительных системах значительная часть воды фильтруется сквозь русла каналов. В результате длительного использования одних и тех же орошаемых земель с

187

избыточным поливом происходит подъем уровня грунтовых вод. По капиллярам вода подтягивается к дневной поверхности. При прохождении через грунты содержание солей в воде увеличивается до 3-10 г/л, и после испарения влаги соль остается. На орошаемых землях пустынь умеренного пояса за год с одного гектара испаряется до 10000 м3 воды, при этом в верхнем слое почвы может накопиться до 20 т солей.

В России около 32 млн га засушливых земель, подверженных процессам опустынивания, причем год от года их площадь увеличивается. В основном это Прикаспийский регион

– часть Волгоградской области, Саратовской, Астраханской, Ростовской, а также земли Калмыкии, равнинного Дагестана, Чечни и Ингушетии. Они лежат в пределах зон сухих степей, полупустыни и пустыни. Семиаридные и аридные ландшафты не одно тысячелетие вмещали в себя племена кочевников-скотоводов, сохраняя свою устойчивость и биологическую продуктивность. Попытки интенсификации хозяйства вызвали негативный отклик – нача- лись быстрые процессы опустынивания, деградации и снижения продуктивности биогеоценотического покрова. Зазвучали тревожные предупреждения о том, что засушливые земли России превращаются в районы экологического бедствия.

8.2. Региональные особенности опустынивания и естественные процессы демутации растительности: Северо-западный Прикаспий

Прикаспийская низменность – единственная область в Европе, где степная зона сменяется зоной полупустыни; последняя широкой полосой продолжается к востоку, образуя северное обрамление азиатских пустынь. В России именно здесь наиболее ярко проявляются признаки опустынивания и экологической дестабилизации природных ландшафтов в результате антропогенного воздействия.

Аридность и безводность Прикаспийской низменности, засоленность материнских пород и почв, низкая продуктивность растительности всегда препятствовали хозяйственному освоению этой обширной территории. Издавна она представляла собой область кочевого отгонного скотоводства. Животноводческий профиль сохранился в Прикаспии и в настоящее время. Нерегулируемая пастьба скота, перевыпас являются основной причиной пасторальной дигрессии и деградации почвенного покрова, образования массивов подвижных песков.

Строительство оросительных и обводнительных систем на базе волжских вод способствовало развитию в Северо-западном Прикаспии орошаемого земледелия. Однако потери воды в результате инфильтрации из необлицованных русел каналов, избыточное орошение являются причиной вторичного засоления почв, что делает их мало пригодными для дальнейшего хозяйственного использования.

Недра Прикаспийской низменности весьма перспективны в нефтегазоносном отношении: в Астраханской области, в Казахстане уже открыты уникальные по запасам месторождения нефти и газа. Интенсивные геологоразведочные работы ведутся на территории Севе- ро-западного Прикаспия. Они сопровождаются мощным воздействием гусеничного и колесного транспорта на растительный и почвенный покров полупустыни. В результате образуются техногенные формы рельефа, массивы подвижных песков. Некоторые скважины дают приток высоко минерализованных грунтовых вод, вызывая засоление прилежащих территорий.

Дельта Волги и прибрежная полоса Каспийского моря известны как места нереста и обитания разнообразных рыб, в том числе осетровых. В зарослях тростника гнездятся и находят убежище многочисленные водоплавающие птицы. Вместе с тем плоский рельеф побережья Северного Каспия является причиной того, что регрессивные или трансгрессивные фазы колебания уровня Каспийского моря оказывают глубокое влияние на прибрежные экосистемы. Новейшая трансгрессия, начавшаяся после 1978 г., привела к затоплению прибреж-

188

ной суши. Она оказывает катастрофическое воздействие на хозяйственную и селитебную инфраструктуры, сформировавшиеся на поверхности новокаспийской террасы.

Усиливающиеся процессы опустынивания земель Северо-западного Прикаспия делают актуальной задачу изучения закономерностей этих процессов, чтобы на их основе выявить механизмы естественной стабилизации экосистем и демутации растительного покрова.

Материал и методика. Материал, положенный в основу настоящей главы, собран в процессе полевых работ, на территории примыкающей к северо-западному побережью Каспийского моря: на западе она ограничена линией железной дороги Астрахань-Кизляр, на

Рис. 8.3. Обзорная карта (фрагмент топографической карты).

На врезке показан район работ. Условные обозначения: 1 − маршруты аэровизуальных наблюдений;

2 − I, II − региональные профили; 3 − III, IV − детальные профили

189