СОВРЕМЕННЫЙ ГИДРОМОРФИЗМ И БИОРАЗНООБРАЗИЕ В СТЕПНОЙ ЗОНЕ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ
В степной зоне с середины прошлого века вследствие изменения природопользования на водосборных территориях, регулирования речного стока, климатических изменений, отмечается перестройка водного режима не только исходно гидроморфных, но и автоморфных ландшафтов [3, 6, 7]. Широкое развитие получила локальная трансформация исходно автоморфных природных комплексов в гидроморфные вследствие возрастания влагозапасов в почвах и в зоне аэрации [5, 8]. На основании этого экологическая ситуация в степной зоне может быть оценена как гидрогенно дестабилизированная. Для подобных условий, как это было показано В.С. Залетаевым [4], характерно развитие короткоживущих и микроочаговых гидрогенных процессов, их саморасширение, ускорение протекания гидрогенных биотических сукцессий в десятки раз. Сложившаяся экологическая ситуация и активно развивающиеся процессы переувлажнения и засоления почв, приводящие к деградации черноземов в южных районах европейской части России, достигли столь крупных масштабов, что позволили оценить его как экологическое бедствие [3].
В этой связи проводятся комплексные исследования современного гидроморфизма как природно-антропогенного явления как в исходно автоморфных природных комплексах на плакорах, исходно гидрогенных природных комплексах речных долин с естественным и измененным водным режимом, так и в тансформированных в гидроморфные исходно автоморфных на побережьях водоемов, магистральных каналов, на орошаемых массивах и зонах их воздействия, очагах современного переувлажнения на водосборах. Изучение изменения биоразнообразия является частью этих работ и направлено на выполнение инвентаризации формирующегося в этих новых условиях биоразнообразия, оценку его вклада в биоразнообразие степной зоны, возможность хозяйственного использования, выявление адвентивных и утраченных видов. В этой связи решаются задачи выявления механизма трансформации популяций отдельных видов, экосистем и экотонов, инвазий сорных и карантинных видов в связи с изменением водного режима территорий; определяются закономерности сукцессионной динамики наземных экосистем и параметры водного фактора, ее обусловливающие. Особое внимание обращается на изменение ресурсного потенциала и биоразнообазия, опасность расселения инвазийных видов. Работа в основном носит экспериментальный характер и в ее фокусе южные районы степной зоны, наиболее подверженные антропогенной трансформации.
Полученные результаты. 1. Изменение гидроморфизма и биоразнообразия условно естественных автоморфных ландшафтов анализировалось на примере сухостепного заповедника Персиановская степь. Он с наибольшей полнотой сохраняет черты растительности первобытных степей Приазовья, теперь почти полностью распаханных. Особенностью этих степей является почти паритетное соотношение участия дерновых (45%) и корневищных рыхлокустовых злаков (35%) в составе фитоценозов. Анализ многолетнего ряда климатических параметров [2, 11] позволил выявить, что существует тенденция возрастания годовой суммы осадков за счет зимнего периода. Выделяются периоды, составленные из 3-4 лет, превышающие среднемноголетние значения и их 10% отклонения. Именно с этим связывают процесс олуговения некосимого заповедного участка, проявившийся в расширении площади, занимаемой мезофитными сообществами с доминированием костра берегового (Bromopsis riparia), пырея среднего (Elytrigia intermedia), вики узколистной (Vicia tenuifolia) и др., разрастании кустарников (Сaragana frutex, Amygdalus nana), относительно слабом участии в травостое эфемеров и эфемероидов, столь характерных для степей Приазовья, исчезновении из видового состава тюльпана Шренка [14].
На заповедном участке опустыненной степи Прикаспийской низменности (Джаныбекский стационар) экологическая ситуация в 50-х годах XX столетия отличалась от современной [12]. Благодаря теплым зимам осадки более не скапливаются в микропонижениях, а более равномерно, чем раньше, промачивают и промывают различные элементы микрорельефа, что также способствует выравниванию условий среды на них. Уровень грунтовых вод поднялся на 2 м (с 7 до 4–5 м), таким образом, верхняя граница капиллярной каймы располагается в настоящее время на глубине от 1,5 до 2 м, минерализация грунтовых вод под западинами и повышенными участками возросла более чем в 1,5 раза, но стала менее контрастной. Выявлено статистически значимое увеличение содержания ионов Cl– в лугово-каштановых почвах на глубине 50–300 см. В структуре растительного покрова комплексность сохраняется, но отмечается [10] сглаживание контрастности видового состава компонентов трехчленного комплекса, за счет внедрения мезоксерофильных видов (преимущественно злаков) в состав растительных сообществ склонов и микроповышений, возрастание фитоценотических позиций мезофильных видов в уже существовавших полидоминантных сообществах микропонижений, практическое выпадение черной полыни (Artemisia pauciflora), являвшейся ранее ведущим видом на микроповышениях, и возрастание фитоценотической роли типчака (Festuca valesiaca).
2. В агроценозах автоморфных агроландшафтов, располагающихся на плакорах (Ростовская область), среди сорняков преобладают однолетние виды. Во влажные годы происходит увеличение сомкнутости и расширение площади мезофитов Cirsium arvense, Ambrosia artemisiifolia. В микропонижениях сорняки забивают посевы. Амброзия является карантинным сорняком и при существующей тенденции возрастания увлажненности степи расширяет свои позиции.
3. В исходно гидроморфных ландшафтах речных пойм. На северном отрезке Волго-Ахтубинской поймы в пределах подзоны опустыненных степей (Волгоградская область) в условиях возрастания водности реки Волги с 1978 по1990 гг. длительность заливания увеличилась по сравнению с периодом 1959–1977 гг. в переделах 10 дней; отметка 7,3 (-7), не заливаемая ранее высотные уровни, стали заливаться на срок до 20 дней. Для высотных отметок 4,8–3 м (-10 – (-11,3)) м длительность заливания сохранилась [1]. На наиболее высоких отметках поймы, вышедших из-под паводкового заливания, находятся дубовые леса (Quercus robur), луга высокого и среднего уровня. Несмотря на возрастание водности Волги в последние десятилетия, условия существования дуба не улучшились. Из-за сокращения длительности и частоты половодий, развилось засоление грунтовых вод и почв, наблюдается суховершинность и отмирание дуба, вяза и осокоря. Изменение условий алювиальности и зимние попуски Волжской ГЭС ухудшили возобновление и выживание пойменных ивняков. Существует угроза их полного исчезновения в привершинной части поймы. Существенные изменения произошли с вязовыми лесами. Экологически неблагоприятная ситуация ослабила их устойчивость, и при вспышке голландской болезни ильмовых они практически все выпали из состава древесных сообществ.
4. Во вновь сформированных неогидроморфных биотопах. На плакорах в агроландшафтах формируются очаги локального переувлажнения с гидроморфными сообществами. На 58 обследованных таких участках [2, 9], встречено 227 видов. Характерно преобладание (в сумме 53% от общего списка) видов, относящихся к семействам Asteraceae, Poaceae, Fabaceae, Brassicaceae, Lamiaceae, что отражает зональные особенности структуры флоры. При классификации растительности, в которой было использовано 650 геоботанических описаний, собранных в период наблюдений с 1998 г. по 2004 г. [2], было выделено 11 формаций и 30 ассоциаций. Пространственная структура растительности этих очагов часто имеет концентрический характер. В центре флористически четко обособляются участки с постоянным максимумом избыточного увлажнения, не возделываемые в течение длительного периода. Здесь формируются преимущественно тростниковые, пырейные, вейниковые сообщества, часто с участием галофитов. Фации, приуроченные к периферийной части переувлажненных ПТК, где отмечена флуктуация избыточного увлажнения от сильного к среднему, флористически близки им. Эти биотопы периодически затрагиваются распашкой, а культивируемые растения в большинстве случаев угнетены или вообще не всходят. Кроме высокого разнообразия сорных видов, здесь отмечено произрастание тростника. Видовой состав растительности следующих концентрических поясов – залежи и фации среднего переувлажнения имеют высокую степень сходства (68 %), что можно объяснить характером их использования. Флористический состав максимально переувлажненных фаций гидроморфных очагов близок составу биотопов лесополос, дорог и пашни. В то же время флористический и фитоценотический состав растительности близко расположенного участка заповедной Персиановской степи обнаруживает отсутствие сходства со всеми антропогенно преобразованными биотопами.
На побережьях искусственных водоемов формируются неогидроморфные экотонные системы «вода–суша». Исследования, проведенные на территории Калмыкии [13], показали, что ежегодно обводняемая территория на водоемах различного типа составляет от 6 м2 до 17 км2 . Она максимальна на Чограйском водохранилище, водоемах Сарпа, Ханата. Максимальные площади, ежегодно испытывающие заливание и осушение, располагаются в привершинной части, где периодически обводняются участки протяженностью от 2,25 км до 7,66 км. Именно здесь находятся места максимального видового разнообразия гидро-галофильной растительности, гнездования птиц и их скоплений во время миграций. Кроме того, эти участки имеют важное хозяйственное значение – здесь создаются страховые запасы сена.
Современные природные и антропогенно обусловленные процессы развития гидроморфизма на территории степной зоны европейской части России стали причиной трансформации биологического разнообразия, проявившегося в разной степени в зависимости от конкретных ландшафтных условий и характера изменения водного режима биотопов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Балюк Т.В. Формирование экосистем на первичных элементах пойменного рельефа в естественных и антропогенно измененных условиях: Автореф. дис. … канд. геогр. наук. – М.: ИВП РАН, 2005. –22 с.
2. Волкова Н.А. Геоэкологическая характеристика природно-территориальных комплексов современного гидроморфизма (на примере юго-восточных отрогов Донецкого кряжа): Автореф. дис. … канд. геогр. наук. – М.: ИВП РАН, 2005. – 24 с.
3. Зайдельман Ф.Р. и др. Почвы мочарных ландшафтов: формирование, агроэкология и мелиорация. – М.: Изд-во МГУ, 1998. – 160 с.
4. Залетаев В.С. Экологически дестабилизированная среда (экосистемы аридных зон в изменяющемся мире). – М.: Наука, 1989. – 150 с.
5. Зонн С.В., Долгов С.В., Иванова Н.Б. Воздействие современного сельского хозяйства на водные ресурсы в зоне аэрации // Изв. АН. Серия географическая. – 2001. – № 5. – С. 71–81.
6. Коронкевич Н.И. Водный баланс Русской равнины и его антропогенные изменения. – М: Наука, 1990. – 204 с.
7. Коронкевич Н.И. и др. Современные антропогенные воздействия на водные ресурсы // Изв. РАН. Сер. Географическая. – 1998. – № 5. – С. 55–68.
8. Назаренко О.Г. Современные процессы развития локальных гидроморфных комплексов в степных агроландшафтах: Автореф. дис. …д-ра биол. наук. – М.: МГУ, 2002. – 46 с.
9. Назаренко О.Г., Новикова Н.М., Хитров Н.Б. Очаговое переувлажнение почв в формировании флористического разнообразия степных водоразделов // Аридные экосистемы. – 2000. – Т. 6. – № 13. – С. 47–54.
10. Новикова Н.М., Волкова Н.А., Хитров Н.Б. Растительность солонцового комплекса заповедного степного участка в Северном Прикаспии // Аридные экосистемы. – 2004. – Т. 10. – № 22–23. – С. 5–16.
11. Оценка влияния изменения режима вод суши на наземные экосистемы / Отв. ред. Н.М. Новикова. – М.: Наука, 2005. – 365 с.
12. Соколова Т.А. и др. Динамика солевого состояния целинных почв полупустыни Северного Прикаспия в связи с многолетними колебаниями уровня грунтовых вод (на примере почв Джаныбекского стационара Института лесоведения РАН) // Экологические процессы в аридных биогеоценозах. ХIХ чтения памяти акад. В.Н. Сукачева. – М.: Науч. совет по экологии биологических систем, 2001. – С. 113–132.
13. Уланова С.С. Поясное распределение растений экотонной зоны «вода-суша» на территории Калмыкии // Вестн. КИСЭПИ. – 2002. – № 1. –С. 136–140.
14. Урда Н.А., Богачев А.Н. Редкие и исчезающие виды сосудистых растений Персияновской заповедной степи (Ростовская область) // Современная динамика компонентов экосистем пустынно-степных районов России. – М., 2001. – С. 203–207.
Н.М. Новикова