СТЕПНЫЕ И ОСТЕПНЕННЫЕ ФАЦИИ БАЙКАЛЬСКОЙ ВПАДИНЫ В УСЛОВИЯХ ПРИРОДНО-АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Степные и остепненные ландшафты прибрежной зоны горного Прибайкалья являются уникальными природными объектами, характеризуются неповторимым видовым разнообразием как растительного, так и животного мира и требуют многостороннего научного исследования. К сожалению, проводимые единичные экспериментальные исследования не рассматривают почвенно-биогеохимические аспекты, которые являются индикаторами при выявлении особенностей функционирования почв под степными фитоценозами, при оценке природно-ресурсного потенциала, установлении режима охраны и устойчивости почв к антропогенным и рекреационным нагрузкам. Степные экосистемы исследуемого региона находятся под различными антропогенными и рекреационными нагрузками в результате развития транзитного и свободного туризма. Основной прессинг на экосистемы проявляется в прибрежной части озера, где расположены поселки и станции Кругобайкальской железной дороги (памятник архитектуры федерального значения).
Объектами исследования были степные и вторичные остепненные фации, различающиеся по сложности рельефа, распределению тепла и влаги, а также по видам стационарной (придорожные), аэрогенной и рекреационной нагрузок. Остепненные южные (на солнцепеке) склоновые фации приурочены к крутым (30–70о) выпуклым и пологим бортам речных долин и падей, фактически изолированы от настоящих степей Приольхонья и Тункинской котловины.
На южном Байкале отобраны образцы почв под степной растительностью в окрестностях г. Слюдянки (южный склон отрогов хр. Хамар-Дабан, долина р. Похабихи – фация 1, мыса Шаманский – фация 2 и Олхинского плоскогорья – урочище «Чертова гора», фация 3, верхняя часть крутого склона с пятнами естественного остепнения (маряны) – долина р. Шарыжалгая, фация 4).
Почвы под степной растительностью на южных склонах различной крутизны отличаются облегченным гранулометрическим составом, коротким профилем (до 50 см), высокой порозностью, водопроницаемостью и относятся к холодным сезонно-мерзлотным. Малое количество снега (до 15 см), который часто выдувается ветрами (уже в феврале - марте) приводит не только к дефициту влаги, особенно в весенний и летний периоды, но и глубокому и раннему оттаиванию почв. Так, в остепненных фациях прибрежной полосы оз. Байкал (фации 2, 3) радиационная температура почвы (июль) колебалась от 30 до 39о. Наибольшая температура отмечалась на локальных степных участках, что обусловлено большой долей солнечной радиации, которую получает этот склон в силу своей экспозиции.
В высушенных образцах различных вариантов почв определялись рН почвенного субстрата, содержание общего углерода, легкогидролизуемого азота, количество микроорганизмов, использующих органические и минеральные источники азота, активность окислительных ферментов (пероксидаза, полифенолоксидаза). В пробах почв, растениях и микроскопических грибах, озоленных при температуре 450о на спектрографе ДФС-8, определены концентрации химических элементов.
Экологическая обстановка в степных фациях оценивалась по содержанию в почвах, частично растениях и микроорганизмах, тяжелых (Cu, Co, Ni, Pb) и щелочноземельных (Ca, Mg, Sr, Ba) металлов. Выявлено, что, с точки зрения загрязнения почвенной среды тяжелыми металлами исследуемые объекты являются относительно чистыми. Некоторую тревогу могут вызвать уровни содержания металлов в почвах придорожных крутосклоновых остепненных экосистем полосы отчуждения железнодорожного и автомобильного транспорта, где содержание никеля выше кларка для почв, а свинца - приближается к предельно допустимой концентрации. Здесь интенсивно аккумулируются кобальт и хром.
В придорожных фациях (фация 1) на рекреационных участках, лишенных растительности, отмечены высокие концентрации никеля (103 мг/кг), хрома (145 мг/кг), меди (557 мг/кг), кобальта (21 мг/кг) по сравнению с растительными биоценозами и кларком для почв. По содержанию щелочноземельных элементов исследуемые фации существенно отличаются от кларка. Следует отметить обогащенность почв щелочноземельными элементами в верхней части почвенного профиля. В условиях незагрязненной степной фации (4) не выявлено резкого перераспределения щелочных элементов по профилю почв. Их концентрация чаще всего несколько выше кларковых значений.
Биоаккумуляция тяжелых металлов в надземной бимассе растений (фация 1–4) колеблется в широких пределах и зависит от места произрастения и качественного состава растительности. Анализ биоаккумуляции показал, что интенсивнее всего в биомассе степных растений накапливается медь и свинец. Выявлено, что содержание меди в микроскопических грибах не превышало ее содержание в почвах, чему свидетельствует высокий показатель биологического поглощения.
В изучаемые периоды (июль–октябрь) реакция почвенного раствора была слабощелочной в придорожных антропогенно-степных и нейтральной в естественных степных фациях. Показано, что для различных вариантов почв (для слоя 0–10 см) характерна средняя обогащенность гумусом и легкогидролизуемым азотом. Показатели отношения C:N в почвах колеблются в пределах 4–8 и свойственны мягкому гумусу.
Выявлено, что ведущая роль в метаболизме фенолсодержащего вещества принадлежит полифенолоксидазе, что сопряжено с накоплением гуминовых кислот в почвах.
Современные аридные комплексы побережья Байкала представляют антропогенные экосистемы, в которых недостаток влаги, высокие температуры в летний период, глубокое промерзание почв вследствие небольшого снежного покрова, наличие различных химических элементов, высокое рН почвенной среды создают экстремальные условия для существования живых организмов и формируют специфические микробные сообщества. Выявлено, что в исследуемых почвах доминируют бактериальные и актиномицетные комплексы (прокариотная группа), типичные и для почв настоящих степей. Увеличение количества прокариотных микроорганизмов, использующих минеральные формы азота, прослеживалось в придорожных степных экосистемах, что указывает на устойчивость данной эколого-трофической группы к техногенным воздействиям. Эукариотным мицелиальным грибам принадлежит меньшая роль по сравнению с актиномицетами в трансформации органического вещества. Особенность функционирования степных фаций – низкое содержание гетеротрофных бактерий, использующих богатые субстраты с органическими формами азота. Рассчитанные коэффициенты минерализации (отношение КАА/РПА) в горизонтах 0–10 см (1,6) и 20-30 см (до 1,1) свидетельствуют о глубокой степени минерализации азотсодержащего органического вещества и быстром усвоении мономерных соединений азота эвтрофными микроорганизмами, что обусловливает высокий уровень их накопления в почвах и определяет направленность и особенности почвообразовательного процесса в фациях аридных местоположений.
Выявлено, что под воздействием рекреации (туристические тропы, тропы диких животных, выбоины) происходит уменьшение численности различных эколого-трофических групп микроорганизмов: прокариотных – в 10–25 раз, в том числе актиномицетов – в 20–24 раза, эукариотных – в 8–10 раз. Отмечено резкое падение активности (для слоя почв 0–5 см) окислительных ферментов: активность пероксидазы уменьшилась на 40–60%, полифенолоксидазы – на 14–68%, в зависимости от местоположения степных фаций.
Ингибирование биологической активности выявлено в локальных степных участках, расположенных на южных склонах, обращенных к оз. Байкал – меньшее в остепненных разнотравных с редкопокровными сосняками.
Уничтожение растительного покрова сопряжено с накоплением в почвах различных химических элементов. Особенно это проявляется в придорожной полосе магистралей. Так, в склоновых фациях, лишенных растительного покрова, высока концентрация меди, кобальта, свинца по сравнению с почвой под злаково-разнотравной растительностью.
Слабоустойчивые склоновые антропогенно-степные и коренные степные фации, функционирование которых в течение длительного времени поддерживаются как природными, так и антропогенными факторами, требуют ограничения всех видов рекреационной деятельности, и лишь в отдельных случаях для них могут быть допущены минимальные контролируемые нагрузки.