Динамические изменения наземных экосистем поймы и дельты Нижней Волги под влиянием зарегулирования речного стока и климатических флуктуаций

Кузьмина Ж.В.; Трешкин С.Е.; Каримова Т.Ю.

АРИДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ, 2015, том 21, №4 (65), с. 39-53

=——=—— СИСТЕМНОЕ ИЗУЧЕНИЕ АРИДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ ======

УДК 631.671

ДИНАМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ НАЗЕМНЫХ ЭКОСИСТЕМ ПОЙМЫ И ДЕЛЬТЫ НИЖНЕЙ ВОЛГИ ПОД ВЛИЯНИЕМ ЗАРЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЧНОГО СТОКА И

КЛИМАТИЧЕСКИХ ФЛУКТУАЦИЙ1

*Институт водных проблем Российской академии наук (ИВПРАН)

Россия, 119333 г. Москва, ул. Губкина, 3. E-mail: [email protected] **Федеральное агентство научных организаций (ФАНО) Россия, 119334 г. Москва, Ленинский проспект, д. 32а. E-mail: [email protected] ***Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН (ИПЭЭ РАН) Россия, 119071 г. Москва, Ленинский проспект, д. 33. E-mail: [email protected]

Поступила 16.03.2015

Основные причины ухудшения состояния пойменных и дельтовых экосистем Нижней Волги - это региональное гидротехническое воздействие на пойму и дельту реки, а также климатические изменения в регионе. Для предотвращения полной гибели наземных экосистем поймы и дельты в современных условиях нестабильного климата необходимо изменение условий зарегулирования в нижнем бьефе Волгоградского водохранилища. Ключевые слова: уровень грунтовых вод, минерализация грунтовых вод, засоление и оглеение почв, пойменные экосистемы, динамика растительности.

Проблемы современного экологического состояния Нижней Волги связаны как с природными, так и с антропогенными факторами. Среди природных факторов, это, прежде всего, климатические изменения и связанные с ними изменения речного стока, а также изменение уровня Каспийского моря. Среди антропогенных факторов - это региональные, связанные с гидротехническим воздействием (зарегулированием стока Волги) и локальные, связанные с урбанизацией, рекреацией, пожарами и пр. Проведенные нами исследования в летнюю межень 2014 года имели целью выявить существующие на сегодняшний день основные тенденции динамики наземных пойменных и дельтовых экосистем Нижней Волги на основе оценочных показателей и критериев нарушения в их структуре и составе в соответствии с влиянием основных негативных факторов среды (связанных с гидротехническим влиянием и климатическими изменениями) по разработанной нами ранее методике оценки изменений пойменных экосистем (Кузьмина, Трешкин, 2008, 2011, 2012) для разных выделенных гидролого-геоморфологических районов Нижней Волги и основных высотных уровней поймы и дельты.

Материалы и методы. Изучение влияния глобальных и региональных климатических и гидрологических изменений (в том числе гидротехнических и совокупных естественных и антропогенных) на растительность, почвы и грунтовые воды проводилось по разработанной ранее методике (Кузьмина, Трешкин, 2010, 2011, 2012, 2014; Кузьмина и др., 2011а, б, 2013).

На основе анализа статистических многолетних метеорологических характеристик были установлены основные климатические тенденции (Кузьмина, Трешкин, 2014). При этом выявлены

1 Работа выполнена по теме НИР ИВП РАН 1.3. «Разработка научных основ теории формирования качества вод суши, методов исследования динамики водных и наземных экосистем, совершенствование комплексного мониторинга водных объектов», раздел «Разработка оценочных показателей и критериев трансформации наземных экосистем в связи с изменением водного режима территорий» (Гос. регистрация № 01201357580), а также при финансовой поддержке Федеральной целевой программы «Развитие водохозяйственного комплекса Российской Федерации в 2012-2020 годах» по научному обоснованию мероприятий, обеспечивающих рациональное использование водных ресурсов и устойчивое функционирование водохозяйственного комплекса Нижней Волги, сохранение уникальной системы Волго-Ахтубинской поймы (Государственный контракт №10-ГК/ФЦП-2013 от 13.09.2013 г.).

основные тенденции совокупных климатических изменений влажностно-температурного режима в бассейне Нижней Волги в настоящем и будущем - это: а) возникновение значительно более теплых, влажных и многоснежных зимних периодов, и холодного полугодия и б) очень сильное увеличение аридизации в основной период вегетации - летом и осенью (Кузьмина, Трешкин, 2014).

В бассейне Нижней Волги повышение средней и абсолютной минимальной температуры воздуха наряду с увеличением выпадения общего количества атмосферных осадков в холодное полугодие и зимний сезон, а также их перераспределение (увеличение увлажненности зимой и уменьшения ее летом) способствует изменению сложившихся почвенно-грунтовых условий не только в поймах, но и на водосборных территориях. Экологическим следствием этих совокупных климатических изменений становится подъем и стабилизация положения УГВ, переувлажнение местообитаний (особенно в зимний период, преимущественно на нижних и средних уровнях поймы и особенно в дельтовой части бассейна нижней Волги), увеличение глееобразования в почвенном профиле что, в конечном итоге, способствует гибели естественной пойменной и дельтовой древесно-кустарниковой растительности (Кузьмина, Трешкин, 2014).

Для правильного и более полного выявления динамических тенденций в наземных экосистемах регион Низовьев Волги по гидролого-геоморфологическим условиям был разделен на четыре различных района (рис. 1): 1-ый район - Волго-Ахтубинская пойма в зоне активного влияния нижнего бьефа Волгоградского водохранилища (от г. Волгоград до пос. Черный Яр), 2-ой район -собственно центральная часть Волго-Ахтубинской поймы (от пос. Черный Яр до г. Астрахань), 3-ий район - непосредственно дельта р. Волги (южнее и юго-восточнее г. Астрахань до протоки Бахтемир) и 4-ый район - западные подстепные ильмени (западная часть дельты р. Волги; зараднее протоки Бахтемир). Гидрологические условия в этих районах существенно различаются. Для первого района самым важным негативным моментом является обсыхание поймы и резкое заглубление грунтовых вод. Второй район (по мнению гидрологов) считался менее затронутым антропогенным гидротехническим воздействием. Однако здесь - во втором районе - наиболее негативным считалось сокращение высоты и сроков весеннего заливания поймы. Отличительной чертой третьего района является подтопление дельты во все сезоны года в связи с поднятием уровня Каспия. Четвертый район характеризовался тем, что практически полностью антропогенно зарегулирован, а поверхностное (условно-естественное) затопление совершенно отсутствует. Для пойменных и дельтовых экосистем основным лимитирующим фактором, полностью определяющим их появление, формирование и динамику является гидрологический. Поэтому наиболее информативными и корректными будут все основные комплексные исследования (растительности, почв, грунтовых вод, животного населения и т.д.), проведенные в меженный период, который позволяет установить не только максимальное развитие биомассы, но и наибольшую глубину залегания поверхностных грунтовых вод в пойме и дельте, а также наличие или отсутствие глеевых, ожелезнённых и/или засоленных почвенных горизонтов2.

В каждом из выделенных гидролого-геоморфологических районов в поемной части реки было заложено по одному поперечному инструментальному комплексному экологическому профилю различной протяженности от 1 до 2 км. Они включали все основные естественные формы рельефа на трех основных пойменных уровнях: верхней - высокой пойме (третий пойменный уровень), средней - центральной пойме (второй пойменный уровень) и нижней пойме (первый пойменный уровень).

Результаты и их обсуждение. Как наиболее контрастные по процессам и их проявлениям в экосистемах, рассмотрим первый и третий экологические профили, заложенные соответственно в первом и третьем гидроголо-геоморфологических районах: в нижнем бьефе Волгоградского вдхр., т.е. в Волго-Ахтубинской пойме и в дельте Волги.

Первый комплексный комбинированный экологический профиль (рис. 2) располагался в первом гидролого-геоморфологическом районе Волго-Ахтубинской поймы между поселками Светлый Яр и Райгород (48° 28' 42.6" с.ш., 44° 48' 13.0" в.д. - 48° 28' 04.1" с.ш., 44° 48' 58.9" в.д. - 48° 27' 58.5" с.ш., 44° 48' 51.5" в.д.). Этот первый экологический профиль расположен на правом берегу реки Волги и

2 Химические анализы почв по генетическим горизонтам (на водную вытяжку, общее засоление и рН) были выполнены в аналитической лаборатории Всероссийского научно-исследовательского института орошаемого земледелия (ФГБНУ ВНИИОЗ) по стандартным методикам.

простирается от уреза воды в основном русле (48° 28' 48.8" с.ш., 44° 48' 13.6" в.д.), проходя через меандровые понижения-озера и пойму разных высотных уровней занятой типичной интразональной пойменной мезофитной растительностью до коренной (внепойменной) террасы р. Волги (48° 28' 30.5" с.ш., 44° 47' 46.7" в.д.; 48° 27' 53.8" с.ш., 44° 48' 26.2" в.д.), возвышающейся над поймой на 27 м, занятой полупустынной зональной полынно-злаковой растительностью (Ass. Poa bulbosa-Eremopyrum orientale-Artemisia lerchiana).

Рис. 1. Расположение модельных профилей в соответствии с выделенными гидролого-геоморфологическими районам. Условные обозначения: черные кружки - места заложения поперечных инструментальных экологических профилей; 1-4 - гидролого-геоморфологические районы, 1 - Волго-Ахтубинская пойма в зоне активного влияния нижнего бьефа Волгоградского водохранилища (от г. Волгоград до пос. Черный Яр), 2 - собственно центральная часть Волго-Ахтубинской поймы (от пос. Черный Яр до г. Астрахань), 3 -непосредственно дельта р. Волги (южнее и юго-восточнее г. Астрахань до протоки Бахтемир), 4 - западные подстепные ильмени (западная часть дельты р. Волги; западнее протоки Бахтемир). Fig. 1. Location of the model profiles in accordance with the selected hydrological and geomorphological areas. Legend: black circles - the place of instrumental cross-section environmental profiles; 1-4 - hydrology-geomorphological regions: 1 - Volga-Akhtuba floodplain in the zone of active influence of the downstream of the Volgograd Reservoir (from Volgograd to the village. Black Yar), 2 - actually the central part of the Volga-Akhtuba floodplain (from the village Cherny Yar to Astrakhan), 3 - directly delta Volga (to south and south-east of the city Astrakhan to Bakhtemir ducts), 4 - Western Podstepnye Ilmenies (western part of the delta. Volga; to west from Bakhtemir ducts).

На первом комбинированном экологическом профиле в нижнем бьефе Волгоградского водохранилища было выполнено два почвенных разреза и 9 геоботанических описаний (рис. 2).

Необходимо отметить, что в целом, поток безнапорных грунтовых вод для данного меженного сезона имеет норамальное направление стока - от коренной террасы к основному руслу реки (рис. 2). Однако при этом заметно, что уровень воды (УВ) в старичном озере превышает УВ в основном русле реки на 5 м. А верхний третий пойменный уровень превышает настоящий меженный УВ более чем на 9 м, что также доказывает отсутствие заливания в современный период на верхней пойме (рис. 2),

поскольку в настоящее время обеспеченность заливания паводковыми водами высотных уровней выше 7.8 м в этом районе составляет 0% (Новикова и др., 2005).

Рис. 2. Положение грунтовых и поверхностных вод в летнюю межень 2014 года на экологическом профиле № 1 Светлый Яр на правом берегу р. Волги в зоне активного влияния Волгоградского водохранилища (северная часть Низовьев Волги - в первом гидролого-геоморфологическом районе). Условные обозначения: 1 - инструментальный рельеф поймы реки на участке профиля, 2 -инструментальное положение уровня воды (УВ) в основном русле реки Волги и в старице (13.08.2014), 3 - инструментальное положение уровня грунтовых вод (УГВ) в почвенных разрезах №№ 1-2 (р. 1, р. 2, р. 2а) и на местности 13.08.2014, 4 - линейный тренд (с его математической формулой, коэффициентом корреляции и достоверностью) фактического УГВ в пойме 13.08.2014. Fig. 2. Provision of ground and surface waters in the summer low water in 2014 on the ecological profile number 1 Svetliy Yar on the right bank of the river. Volga in the zone of active influence of the Volgograd Reservoir (northern part of the lower reaches of the Volga - the first hydrological and geomorphological area). Symbols: 1 - the instrumental terrain floodplain on the site profile, 2 - instrumental position of the water level (SW) in the mainstream of the river Volga (8/13/2014) 3 - instrumental groundwater level (GWL) in the soil profile number № 1-2 (p. 1, p. 2, p. 2a) and on the ground 08.13.2014, 4 - linear trend (with his mathematical formula, the correlation coefficient and reliability) of the actual groundwater level in the floodplain of 13/08/2014.

Первый почвенный разрез (№1, 12.08.2014; 46° 03' 56.8" ^ш., 47° 51' 21.4" в.д.; рис. 2) располагался на прирусловом валу правого берега одного из меандровых озер, находящихся на правом берегу Волги. Грунтовые воды (ГВ) под ним в меженный маловодный период августа 2014 г. вскрывались на глубине 430 см и были наиболее засоленными по сравнению со всеми 8-ю обследованными почвенными разрезами во всех трех гидролого-геоморфологических районах Нижней Волги, достигая 4.3 г/л. Модельный участок представлял собой вытянутый вдоль прируслового вала лесной массив дубового погибающего условно-коренного пойменного леса (с сомкнутостью крон 0.1-0.2) с кустарником из сливы колючей и боярышника со злаковым травяным покровом при участии разнотравья (г/б описание № 3, 12.08.2014; Ass. Quercus robur-Prunus spinosa+Crataegus monogyna-Bromopsis inermis+Erysimum cheiranthoides+Echinops sphaerocephalus-Galium ruthenicum+Helidonium majus) с общим проективном покрытием 80%. На модельной площади (20x20 м2) насчитывалось 11 взрослых, суховершинящих на 1/3-2/3 кроны экземпляров дуба, живой

высотой 11-13 м со средним диаметром стволов 31 см (от 26 до 42 см). Кроме того, здесь же находились 4 пня от сломанных стволов дуба и сухой дубовый подрост с диаметром стволов 2-10 см в количестве 10 экземпляров. Четырехъярусное растительное сообщество представляли: один древесный ярус, один кустарниковый и два травяных. Несмотря на то, что дубовый лес был довольно разнообразен в видовом отношении (38 видов высших растений), в его составе находилось достаточное количество (18%) сорнотравья, в том числе и колючего (Echinops sphaerocephalus, Onopordon acanthium, Artemisia vulgaris, Erysimum cheiranthoides, Conyza canadensis, Alyssum laevis, Lepidium sp.), что говорит о сильном нарушении пойменной лесной экосистемы. Кроме того, практически, весь состав травостоя указывал на то, что данный участок поймы не заливается весенними паводками. В травостое более половины видового состава (59%) представляли мезоксерофиты и ксерофиты3 (Poa bulbosa (sol), P. angustifolia (sol), Galium ruthenicum (sol gr), Cynoglossum officinale (Un), Erysimum cheiranthoides (sp gr), Melilotus albus (sol), Lactuca serriola (sol), Lepidium sp. (sol), Eryngium planum (sp), Conyza canadensis (sol), Verbascum tapsus (sol), Tragopogon orientalis (Un), Onopordon acanthium (sol), Echinops sphaerocephalus (sol gr), Alyssum laevis (sol), Lithospermum officinale (Un)), в том числе и основной доминант - кострец безостый (Bromopsis inermis). Тпичные мезофиты в травостое составляли только одну треть (31%), а мезогигрофиты (Chaiturus marrubiastrum, Melandrium album, Carex nigra) только 10%. При этом 56% и 33% от древесно-кустарникового покрова составляли мезофиты и мезоксерофиты, в то время как от всего состава сообщества их соотношение было 37% и 45% соответственно. При этом типичные ксерофиты (Eryngium planum, Alyssum laevis, Lepidium sp. ) добавляли еще 8%, а мезогигрофиты имели минимальное присутствие (11%) от всего состава сообщества при полном отсутствии гигрофитов (0%). Таким образом, обследованный модельный участок имел сильные нарушения, как в структуре сообщества (сокращение древесных ярусов, отсутствие подроста и всходов древесных и кустарниковых видов, снижение сомкнутости крон, усыхание и выпадение основного эдификатора -дуба), так и в его видовом разнообразии (сдвиг флористического состава участка в сторону формирования мезоксерофитного сообщества, появление сорнотравья), что полностью вызвано изменением гидрологического режима реки Волги (сокращением весенних паводковых затоплений) в связи с зарегулированием Волгоградским водохранилищем.

Особенностью почвенного разреза №1 под усыхающим дубовым лесом является абсолютная несасоленность почвенных горизонтов первого метрового слоя в то время как засоление второго и третьего метров почвы достигало от слабой до средней степени в разных горизонтах. Средневзвешенное засоление первого метрового слоя почвы достигало лишь 0.05% (от 0.07% до 0.09% в различных горизонтах). В то же время средневзвешенное засоление второго и третьего метров почвы составило 0.28% (от 0.06% до 0.53%) и 0.26% (от 0.13% до 0.43%) соответственно. При этом в четвертом метре средневзвешенное засоление падает в три раза, достигая только 0.09% и вновь возрастает (до 0.17%) в первой трети пятого метрового слоя почвы, который граничит с горизонтом выклинивания грунтовых вод, также имеющих достаточно высокое засоление - 4.3 г/л. Несмотря на то, что по классификации засоления поверхностных и подземных вод установленная минерализация ГВ разреза №1 относится к классу слабоминерализованных вод (3-5 г/л), тем не менее, для пойменных экосистем, экологически приспособленных к регулярным паводковым заливаниям, данная минерализация (4.3 г/л) достаточна высока, особенно для дубовых древостоев, которые не выдерживают засоления. Значительное засоление верховодки в условиях отсутствия регулярного промывания почв способствует постепенному засолению вышележащих почвогрунтовых слоев, вплоть до поверхности.

Повышение засоления во втором и третьем метрах почвы по сравнению с четвертым и пятым метрами почвенного разреза связано с утяжелением гранулометрического состава второго и третьего метровых слоев (до среднего суглинка - легкой глины) по сравнению с более глубокими почвенными толщами (4-м и 5-ым метрами), которые представлены мелкозернистым желтовато-сизоватым речным песком. Очень слабое засоление в первом метровом слое несмотря на его суглинистый гранулометрический состав (легко-среднесуглинистый) объясняется тем, что грунтовые воды постоянно стоят очень глубоко и капиллярная кайма находится приблизительно на глубине 125 см,

3 Ксерофиты - растения сухих местообитаний, способные благодаря ряду приспособительных признаков и свойств переносить перегрев и обезвоживание.

где и происходит основное накопление солей. Горизонт максимального накопления солей - 125160 см слагается средним суглинком, а его засоление достигает 0.53% (по водной вытяжке). Таким образом, основная причина гибели взрослого дубового древостоя состоит в средней степени засоления (0.53%; 0.43%; 0.43%) глубоких почвенных горизонтов (125-160 см, 220-240 см, 240-255 см соответственно) в которых, в основном, расположены крупные и средние корни деревьев. А поскольку ГВ практически постоянно располагаются очень глубоко и не происходит рассоления почвенных горизонтов из-за отсутствия должного ежегодного паводкового затопления, динамика изменения почвенного и растительного покровов данного третьего уровня поймы будет и дальше сдвигаться в сторону повышения засоления во всех почвенных горизонтах, исчезновения древесно-кустарниковых сообществ и формирования сообществ автоморфного (зонального) ряда.

Второй особенностью разреза №1 под усыхающим дубовым древостоем можно считать почти полное отсутствие ожелезнения и оглеения в верхней части почвенного профиля. Слабоконтрастное размытое оглеение начинает отмечаться впервые только с глубины 125 см. В то время как ожелезнение сверху вниз (до глубины 125 см) также плавно и медленно нарастает от 1% до 7%, резко снижаясь ниже 125 см до 1%. Увеличение (от 10% до 70%) слабоконтрастного размытого оглеения начинает отмечаться с глубины 160 см до глубины 240 см. Затем на глубине 240-255 см оно вновь немного падает - до 55% и затем опять плавно повышается с глубины 300 см вплоть до 430 см (только до 80%), нигде, однако, не составляя 100%. Таким образом, отсутствие целостного контрастного глеевого горизонта в нижней части почвенного профиля разреза №1 указывает на то, что ГВ в отдельные меженные периоды могут располагаться ниже 430 см, как минимум на 50-60 см. Положение ГВ на глубине 430-490 см от поверхности указывает на полугидроморфный режим функционирования почв, который не обеспечивает жизнеспособность пойменных дубовых лесов.

Одним из заключительных звеньев эволюции описанного ранее модельного участка дубового древостоя (г/б описание №3, 12.08.2014) при чуть более глубоком залегании ГВ в меженный период (450-500 см) и меньшем засолении почв на таком же третьем уровне поймы - на прирусловом валу основного русла реки Волги, следует считать разреженный очень маловидовой (всего 9 видов растений) дубовый древостой с верблюжьей колючкой (г/б описание № 9, 13.08.2014; 48° 28' 42.6" ^ш., 44° 48' 13.0" в.д.; Ass. Quercus robur-Alhagi pseudalhagi) с такой же низкой сомкнутостью крон (0.1-0.2), с очень редуцированным - двухъярусным строением (один древесный и один травяный) сообщества и общим проективным покрытием трав 55%. На модельной площади 20x20 м произрастало 10 экземпляров дуба с диаметром стволов 100-115 см высотой 15-17 м также с усыхающей сверху (на 1/5-1/3) кроной. При этом, очень редуцированный видовой состав участка был представлен в основном ксерофитами (Alhagi pseudalhagi (cop 1), Artemisia austriaca (sp gr), Eryngium planum (sp), Kochia prostrata (sol)) и мезоксерофитами (Quercus robur, Poa bulbosa (cop 2), Onopordon acanthium (sol)) - 45% и 33% соответственно, в то время как видов мезофитной природы было лишь 2 (Poa pratensis (sp gr), Polygonum aviculare (sp gr)) - 22%, при полном отсутствии мезогигрофитов и гигрофитов. Таким образом, деградация пойменных дубрав сопровождается как полным изменением структуры лесного сообщества (резкое сокращение ярусности, отсутствие древесно-кустарникового подроста и всходов, снижение сомкнутости крон, усыхание основного эдификатора - дуба), так и практически полным изменением его видового состава (резкое сокращение видового разнообразия до нескольких доминирующих видов, полная смена видового состава при частичном сохранении только одного древесного доминанта, замена мезофитного на нехарактерный ксерофитный видовой состав). Учитывая современные климатические тенденции Низовьев Волги (Кузьмина, Трешкин, 2014), которые ведут к повышению средних температур воздуха и усилению аридизации в вегетационный период, исчезновение затенения после окончательной гибели дубрав усилит инсоляцию поверхности почвы, что будет способствовать дальнейшему ее засолению и понижению ГВ. Полная гибель дубрав в ближайшем будущем будет сопровождаться возникновением на их месте травяных мятликово-полынных зональных сообществ. При этом полугидроморфный режим почвенного увлажнения сменится на полностью автоморфный. Пойма третьего уровня перестанет существовать, а ее бывшая территория перейдет в режим надпойменной террасы.

Второй почвенный разрез (№ 2, 12.08.2014; 48° 27' 58.5" аш., 44° 48' 51.5" в.д.; рис. 2) первого комбинированного инструментального экологического профиля в Волго-Ахтубинской пойме располагался в несколько пониженной выположенной части центральной поймы (второй пойменный уровень) занятой молодыми формирующимися и пока еще разреженными (сомкнутость крон 0-0.1)

лоховыми лесами (г/б описание № 4, 12.08.2014) с травяным покровом из чертополоха, злаков и разнотравья (Ass. Elaeagnus angustifolia - Cirsium incanum - Poacea [Poa angustifolia + Calamagrostis epigejos - Poa bulbosa] -Mixtheherbosa [Galium aparine +Galium verum+Cynanchum acutum]) со 100% проективным покрытием. Данный участок поймы располагался на максимально возможном удалении от основного русла реки, ближе к притеррасному понижению. Его затопление происходит на очень незначительный период весной. В сообществе выделяются только два яруса: 1 -ый древесный высотой 4-7 м и 2-ой травяный высотой 0.6-1.3 м. Сообщество слагается из 29 видов растений. Некоторые виды, в том числе и эдификаторы представляют собой типичные виды, характерные для засоленных местообитаний: Elaeagnus angustifolia, Glyzyrrhiza glabra (sp), Lactuca saligna (sol gr), Artemisia abrotanum (sp gr), Lotus tenuis (sol), Cynanchum acutum (sp gr), Acroptylon repens (sp gr). Видов чисто мезофитной природы не много, и представлены они в малом обилии (sol-Un): Elytrigia repens, Asparagus officinalis, Althaea officinalis, Cichorium intybus, Chaiturus marrubiasrtum, Sonchus oleraceus. При этом гигромезофитных видов, т.е. приуроченных к местообитаниям с повышенным увлажнением, в данном сообществе также очень мало и встречаются они в минимальном обилии: Rumex maritimus (Un), Potentilla reptans (Un), Galium palustre (sol). В тоже время в рассматриваемом сообществе ксерофиты и мезоксерофиты (т.е. виды более сухих местообитаний) представлены более широко и с большим обилием, среди них встречаются и соэдификаторы: Poa bulbosa (cop 2), Bromopsis inermis (sp), Poa angustifolia (cop 1 gr), Eryngium planum (sol), Linaria vulgaris (sol gr), Plantago media (sol), Conyza canadensis (sol), Lotus corniculatus (Un). Таким образом, распределение общего количества видов растений участка по экологической приуроченности указывает на слабую заливаемость данной территории и на непременную засоленность почвенного профиля. В тоже время доминирование в травяном ярусе сообщества бодяка (Cirsium incanum с обилием cop 1 gr) указывает на слабое колебание УГВ в течении всего вегетационного периода и близкое к поверхности залегание грунтовых вод - до 2 м (Кузьмина, Трешкин, 2011).

Первой характерной особенностью почвенного разреза № 2 является наличие двух горизонтов максимального оглеения в почвенном профиле. Оглеение в первом их них, расположенном в верхнем гумусовом горизонте А1 на глубине 4-10 см достигает 95%. Но уже на глубине 10-23 см оглеение резко падает до 60% и далее полностью исчезает на глубине 78-87 см. Однако уже с глубины 120 см оглеение опять резко возрастает до 85%, достигая 100% на глубине 165-175 см. Второй особенностью данного разреза (№ 2) является наличие засоленных горизонтов с большим количеством белых солевых конкреций и пятен в верхней части почвенного профиля до глубины 87 см. Причем над горизонтом максимального накопления солей (33-45 см - 0.58%) расположен горизонт 23-33 см, где также отмечалось максимальное проявление карбонатного мицелия и белоглазки (до 20% по фону). На возможное осолонцевание данной засоленной почвы указывали слоеватость горизонта А (4-10 см) и более плотный трещиноватый горизонт В (10-23 см) столбчато-призматической структуры. Грунтовая вода вскрывалась в рассматриваемом почвенном разрезе с глубины 175 см и достигала засоления в 3.2 г/л, что также как и в предыдущем разрезе №1, соответствует слабой степени минерализации грунтовых вод, однако эти воды уже не пригодны для питьевого водоснабжения, для которых введено ограничение в 1 г/л. Таким образом, почвы под молодым лоховником были более засоленными с поверхности и до глубины 1 м (средне взвешенное засоление горизонтов: 0-23 см -0.14%, от 0.09 до 0.21%; горизонта 23-87 см - 0.49%, от 0.33 до 0.58%; горизонта 0-100 см - 0.35%, от 0.06% до 0.58%), а грунтовые воды, напротив, были менее засоленными (ниже на 1 г/л) и располагались ближе к поверхности более чем на 2 м по сравнению с дубовыми древостоями верхнего уровня прирусловой поймы.

Таким образом, почва под формирующимся лоховым сообществом была более тяжелая по гранулометрическому составу (глинисто-тяжелосуглинистая) и значительно более засоленная (0.35% по средневзвешенному засолению) в первом метре по сравнению с почвой под дубовым древостоем (0-100 см - 0.05% по средневзвешенному засолению). В тоже время во втором метровом слое почвы (100-200 см) средневзвешенная минерализация под лоховым сообществом была минимальна (0.08%), даже несмотря на тяжелый гранулометрический состав горизонтов и граничащих с ним засоленных грунтовых вод (3.2 г/л). Такое распределение засоления в почвенном профиле №2 показывает, что данный участок, расположенный на втором пойменном уровне, несмотря на сокращение паводкового затопления в связи с зарегулирование стока р. Волги, еще продолжает заливаться, хотя и недостаточно как по длительности заливания, так и по его частоте. Распределение засоленных

горизонтов указывает на сокращение заливания данного участка по количеству необходимых дней и на нерегулярное его ежегодное заливание, поскольку сверху находятся более промытые незасоленные горизонты (0-4 см - 0.21%, 4-10 см - 0.09%, 10-23 см - 0ю15%), а горизонты слабо и средне засоленные расположены на глубине 23-87 см, в то время как второй метровый слой абсолютно не засолен (0.08%).

Площади покрытые молодыми разреженными лоховниками и злаково-солодковыми лугами очень типичны для уровня центральной поймы (или второго пойменного уровня) первого гидролого-геоморфологического района - т.е. территории подверженной сильному влиянию нижнего бьефа Волгоградской ГЭС. Здесь из-за редукции поемного процесса происходит интенсивное засоление ранее продуктивных луговых аллювиальных почв на глубину более 1 м, а также поверхностных грунтовых вод. Сокращенные по времени и высоте заливания паводки не дают возможности ежегодного промывания этих почв, что способствует появлению засоления средней и сильной степени, вплоть до образования солончаков (Кузьмина, Трешкин, 2001, 2009). При сохранении современного режима обводнения поймы в будущем в этом районе будут развиваться сильнозасоленные почвы и солончаки, а пастбищные и луговые пойменные земли полностью деградируют, поскольку продуктивность пастбищ может упасть до нуля.

Третий комплексный экологический профиль (рис. 3) располагается в третьем гидролого-геоморфологическом районе и проходит по правому берегу протоки Старая Волга (между руслом Старой Волгой и протокой Бахтемир) в дельте р. Волги недалеко от Дамчинского участка Астраханского государственного заповедника. Экологический профиль был выбран в месте малодоступном для посещения людьми - на противоположном от поселков Самосделки и Хмелевка (правом) берегу Старой Волги (46° 03' 39.2" с.ш., 47° 51' 24.6" в.д.) и начинался с левого берега ерика Шалбуркин (46° 04' 02.0" с.ш., 47° 51' 17.7" в.д.). Таким образом, он ограничивался с востока и запада двумя протоками-руслами реки Волги и проходил через основные формы рельефа дельты, включая прирусловые валы, гривистую пойму и межгривные понижения.

В дельте р. Волги, т.е. на третьем экологическом профиле было выполнено три почвенных разреза и 13 геоботанических описаний ключевых участков.

Первый почвенный разрез (№ 6, 18.08.2014; 46° 03' 56.8" ^ш., 47° 51' 21.4" в.д.; рис. 3) был заложен на межгривном повышении соответствующем верхнему (третьему) пойменному уровню в ажреково-пырейно-солодковом с участием кермека растительном сообществе (Ass. Glyzyrrhiza glabra-Elytrigia repens-Aeluropus littoralis-Limonium gmelinii), имеющим в своем составе 14 видов растений, из которых 5 видов (36% флористического состава) относятся к галофитам слабой и средней степеней (Cynodon dactylon, Glycyrrhiza glabra, Aeluropus littoralis, Limonium gmelinii, Suaeda salsa; г/б описание № 1). Уровень ГВ в этом почвенном разрезе (№ 6) в меженный и маловодный период 2014 г. достигал 310 см, а засоление грунтовой воды составило 6.5 г/л. При этом средневзвешенное засоление верхних почвенных горизонтов данного щурфа (№ 6) начиная с поверхности и до глубины 24 см составило 1.69% (от 1.08 до 2.32%), что соответствует очень сильной солончаковой степени засоления (при засолении 1% почвы принято считать солончаками). При том, что средневзвешенное засоление первой метровой толщи (0-100 см) составляет 0.84% (от 0.15 до 2.32% для различных горизонтов). С глубины 25 см в почвенном разрезе началось типичное для дельтовых участков чередование песчаных и суглинисто-глинистых горизонтов аллювиальных отложений разных по мощности (16, 17, 26, 13, 50 см). При этом гумусовый горизонт А1 (4-15 см) явился горизонтом максимального накопления солей - 2.32%. Начиная со второго метра засоление в почве снизилось вдвое (средневзвешенное засоление в горизонте 100-200 см составило 0.37%). В третьем метре почвы снижение засоления не было столь значительным (средневзвешенное засоление в горизонте 200-300 см составило 0.27%). Таким образом, вся трехметровая толща разреза была засолена. Как видим, рассмотренная почва является сильно засоленным аллювиальным луговым солончаком, у которого даже самые нижние горизонты второго и третьего метрового слоев достигают слабой степени засоления: 96-146 см - 0.39%, 146-195 см - 0.35%, 195-245 см - 0.36%, 295-310 см - 0.32%.

Рис. 3. Положение грунтовых и поверхностных вод в летнюю межень 2014 года на экологическом профиле № 3 Шамбурки-Старая Волга в дельте р. Волги (Южная часть Низовьев Волги - в третьем гидролого-геоморфологическом районе). Условные обозначения: 1 - инструментальный рельеф поймы реки на участке профиля, 2 - инструментальное положение уровня воды (УВ) в основном русле реки - в протоке Старая Волга и в протоке Шамбурки 18.08.2014, 3 - инструментальное положение уровня грунтовых вод (УГВ) в почвенных разрезах №№ 6-8 (р. 6, р. 7, р. 8) и на местности 18.08.2014, 4 - линейный тренд (с его математической формулой и коэффициентом корреляции) фактического УГВ в пойме 18.08.2014. Fig. 3. The position of ground and surface waters in the summer low water period in 2014 on the ecological profile number 3 Shamburki-old Volga River delta. Volga (South of the lower reaches of the Volga - the third hydrological and geomorphological area). Symbols: 1 -the instrumental terrain floodplain on the site profile, 2 - instrumental position of the water level (SW) in the mainstream of the river - in the old Volga duct and duct Shamburki 18.08.2014, 3 - instrumental groundwater level (GWL) in soil profiles №№ 6-8 (p. 6, p. 7, p. 8) and on the ground 08.18.2014, 4 - linear trend (with its mathematical formula and a correlation coefficient) of the actual groundwater level in the floodplain of 18/08/2014.

Нахождение горизонта максимального накопления солей в подповерхностном слое почвы (с глубины 4 см объясняется) глубоким залеганием ГВ, при котором капиллярная кайма располагалась ниже дневной поверхности. При этом сильное солончаковое засоление (1.31%) также и верхнего почвенного горизонта (0-4 см) указывает на то, что ГВ, возможно, находились чуть выше в меженные периоды прежних лет. Таким образом, все три первых горизонта почвенного разреза №6, начиная с поверхности имели сильную и очень сильную солончаковую степень засоления: 0-4 см - 1.34%, 415 см - 2.32% и 15-24 см - 1.08%.

Второй почвенный разрез (№ 7, 18.08.2014; 46° 03' 41.8" ^ш., 47° 51' 24.4" в.д.; рис. 3) данного -третьего экологического профиля был заложен на берегу плавно повышенного (по отношению к прибрежной тростниковой части реки) выположенного участка дельты, соответствующего второму пойменному уровню (для типичных пойменных, т.е. не дельтовых условий). Почвенный разрез № 7 был заложен в разнотравно-ясенево-ивовом лесу с невысоким общим проективным покрытием (3540%) и средней сомкнутостью крон - 0.4 (г/б описание № 12). Несмотря на общее угнетение травяного покрова, сообщество достаточно многовидовое, в нем отмечено 29 видов растений, которые являются типичными мезофитами. При этом лишь будра плющевидная (Glechoma hederacea) имела заметное обилие в межкроновых пятнах (cop1 gr). Все остальные виды травостоя были представлены редко, в малом обилии (sol) и, в основном, в угнетенном состоянии (Scutellaria galericulata, Stachys sylvatica, Mentha arvensis, Althaea officinalis, Valeriana officinalis, Achillea ptarmica, Lysimachia vulgaris, Galium palustre и др.). Тем не менее, ива белая (Salix alba) представлена только 9 частично усыхающими взрослыми стволами с диаметром от 40 до 100 см и высотой 17-22 м, которые на высоте 1.7 м имеют воздушные корни, указывающие нам на высоту длительных преимущественно зимних затоплений в этом месте. Подрост и всходы ивы полностью отсутствуют. В

то время как ясень (Fraxinus pennsylvanica) представлен более широко. На типичной модельной площади размером 20x20 м зарегистрировано 11 взрослых экземпляров ясеня с диаметром ствола 1635 см и высотой 12-15 м, 21 экземпляр подроста с диаметром ствола 5-13 см и высотой 4-10 м, а также многочисленный 2-3-х летний подрост высотой 0.5-2.5 м и всходы первого года высотой 57 см. Из древесных и кустарниковых видов в единственном экземпляре отмечена очень мелкая Robinia pseudacacia высотой 25 см. Несмотря на полное отсутствие кустарникового яруса, данный лес все же имеет 4-х ярусное строение (2 древесных и 2 травяных яруса). Несмотря на то, что грунтовые воды в данном лесу вскрываются на глубине 210 см, травяный покров сильно угнетен и основной травяный ярус достигает высоты всего лишь 5-25 см, в то время как на более отдаленных от берега участках ивово-ясеневого леса он достигал высоты 60-90 см с достаточно высоким проективным покрытием (75-90%). На участках данного сообщества, расположенных ближе к урезу воды отмечается самое высокое обилие дурнишника (cop 1-cop 2) в травяном ярусе ясенево-ивового леса. Дурнишник (Xanthium albinum) ближе к берегу полностью преобладает также и по высоте (в два-три раза выше всех других растений), достигая 50-90 см в высоту, формируя целый травяный ярус. Его появление и преобладание в травяном ярусе как лесов, так и длительно заливаемых в зимний период лугов связано с тем, что многолетний злаковый и разнотравный травостой длительный период в сильно теплеющие зимы последних лет находится в условиях полного дефицита кислорода и вымокает. В то время как однолетний дурнишник начинает развиваться из своих собственных семян, созревших в предыдущий вегетационный период и благоприятно переживших длительные зимние затопления без последствий. Таким образом, данная модельная точка представляет собой динамический переход ранее чистого ивового леса к ясеневому лесу путем полного замещения ивы ясенем.

Данные по общей минерализации разреза № 7 показали, что в целом почва под ясенево-ивовым лесом абсолютно не засолена. Верхний гумусовый горизонт (0-26 см) промыт (0.08%). В различных горизонтах с глубины 26 см до глубины 210 см засоление отсутствует, а минерализация достигает от 0.08 до 0.23%. При этом средневзвешенная минерализация стабильно низка и на глубине: в первом и во втором метровом слое почвы она составляет 0.10%. И только в единственном глинистом горизонте Cfg на глубине 45-53 см отмечается слабое повышение минерализации до 0.23%, которая все же не дотягивает до слабой степени засоления с нижней границей в 0.25%.

На практически незасоленный почвенный профиль указывает также полное отсутствие галофитных видов растений в сообществе. Морфологическое описание почвы показало, что в данном почвенном разрезе (№ 7) отмечается два горизонта максимального оглеения. Один - с поверхности до глубины 26 см (оглеение слабоконтрастное размытое до 70% по фону) - висячий глеевый горизонт сезонного происхождения. Второй начинается с глубины 102 см (черновато-синевато-сизое сильное контрастное оглеение до 100%) - основной постоянный грунтовый глеевый горизонт, который, однако, для этого высотного уровня расположен приблизительно на 100 см выше, чем положено в стабильных поемных условиях. Все остальные горизонты до глубины 102 см также имеют оглеение (15-75%) и ожелезнение (25-75%) разной степени (в % и по контрастности). Таким образом, основной глеевый горизонт, начинающийся со 102 см и до глубины 210 см более не имеющий даже слабых намеков на ожелезнение, показывает, что большую часть года уровень грунтовых вод в этом лесу стоит значительно выше - на глубине 110-130 см. И лишь в редкие периоды, такие как меженный маловодный сезон августа 2014 года, УГВ в этой точке может понижаться до 2-х метров. Для взрослого ивового древостоя залегание грунтового глеевого горизонта на глубине 1 метра сказывается негативно, поскольку основная корневая масса сформировавшегося древостоя как раз и находится на глубине 80-100 см. В то время как глеевый горизонт токсичен для корней древесных растений. На изменение здесь увлажнения в сторону его повышения указывает также наличие некоторых видов растений - мезогигрофитов, характерных для более низкого (первого) поемного уровня, таких как Bidens frondosa, B. radiata, Stachys palustris, Solanum dulcamara, Alisma plantago-aquatica, Lycopus europaeus, Carex sp.

Таким образом, выпадение взрослых ивовых древостоев связано с поднятием к поверхности грунтового глеевого горизонта, а также с почти стабильным стоянием грунтовых вод на глубине чуть ниже 1 м. Замещение ивняков ясенем объясняется тем, что ясень любит стабильно повышенные грунтовые воды, которые не имеют значительных колебаний в вегетационный период (от паводка к межени). А это как раз и обеспечивается сокращением половодья и подтоплением дельтового района

из-за повышения уровня Каспийского моря.

Третий почвенный разрез (№ 8, 19.08.2014; 46° 03' 45.5" с.ш., 47° 51' 22.3" в.д.; рис. 3) данного -третьего экологического профиля был заложен в межгривном выположенном понижении дельты, которое в типичных пойменных условиях соответствует понижению на втором пойменном уровне (или понижению на центральной пойме). Этот разрез (№ 8) был заложен в высоком (3.5 м) густом тростнике с максимальным обилием (cop 3) и 100% проективном покрытием (г/б описание № 13; Ass. Phragmites australis-Galium physocarpus). Несмотря на очень высокое обилие и густоту стояния тростника, в сообществе отмечено 13 видов растений, в том числе по одному экземпляру подроста ясеня (Fraxinus pennsylvanica) высотой 3 м и тополя черного (Populus nigra) или осокоря высотой 1,8 м. Во втором травяном ярусе (5-30 см) достаточно обилен (sp gr-cop 1) был подмаренник вздутоплодный или волжский (Galium physocarpus). Остальные виды - в основном мезофиты (Elytrigia repens, Asparagus officinalis, Calystegia sepium, Althaea officinalis и др.) встечались в очень малом обилии (sol-Un). Несмотря на высокую жизненность и биомассу тростника ГВ под этим сообществом вскрывались в обследованный меженный период на глубине 267 см.

Рассматриваемая почва, так же, как и предыдущий разрез (№7), оказалась абсолютно незасоленной во всей трехметровой толще. Средневзвешенная минерализация первого метра (0100 см) достигала лишь 0.12%, второго метра (100-200 см) - 0.08% и последних 67 см третьего метра (200-267 см) - 0.04%. Морфологическое описание разреза показало, что здесь основные почвенные процессы связаны с оглеением. В данном почвенном профиле, так же, как и в предыдущем разрезе №7, наблюдается две зоны максимального оглеения. Первый горизонт максимального оглеения среднеконтрастного размытого до 80% по фону располагается в самом верхнем горизонте А1 до глубины 17 см, при этом ожелезнение в нем минимальное - до 5% и только по корням растений. Показательно то, что до глубины 150 см происходит постепенное снижение оглеения во всех выделенных горизонтах и такое же постепенное нарастание ожелезнения таким образом, что оно оранжево-буроватое среднеконтрастное в пятнах достигает 55% по фону в горизонте Cf (90-123 см), в то время как среднеконтрастное оглеение уже составляет только 45%. С глубины 155 см оглеение вновь начинает нарастать, причем более интенсивно. Таким образом, на глубине 173 см контрастное синевато-сизое оглеение достигает уже 100% от горизонта и проникает на глубину 267 см, практически не меняясь в оттенке. Как видим, вторая зона максимального оглеения, связанная с грунтовым оглеением в результате стояния поверхностных вод начинается с глубины 173 см. Выявленные расположение и характер оглеенных и ожелезненных почвенных горизонтов указывает нам на то, что в основном УГВ в меженный период в данном сообществе располагается приблизительно на глубине 170 см. И только благодаря исключительно высокой транспирации тростника, а также засушливости и маловодности в августе 2014 г. выявленный нами УГВ в данном сообществе составил 267 см. Кроме того, сильное висячее оглеение верхних почвенных горизонтов указывает на очень длительные затопления в сезонном цикле развития почв. Известно, что весенние поверхностные затопления снизились в низовьях и дельте Волги как по частоте, так и по высоте более чем в два раза, а зимние затопления (зимние сбросы) значительно увеличились, практически приблизившись по своим значениям к высоте максимальных весенних паводков, в то время как их длительность значительно превышает весенние паводковые затопления. В самой Волго-Ахтубинской пойме в последнее время вода из-за зимних сбросов стоит с декабря по март. Таким образом, формирование сильного поверхностного оглеения как в пойме, так и в дельте, связано, в основном, с зимними паводковыми затоплениями, которые осуществляются в результате гидротехнических сбросов воды из водохранилища.

Недалеко от почвенного разреза № 8 были выполнены два модельных описания на близких формах рельефа - в небольших межрусловых понижениях (второй пойменный уровень). Одно из них представляет собой погибающий вязово-тополевый лес с покровом из пырея, сменяющийся насаждениями ясеня (г/б описание № 11; 46° 03' 51.1" с.ш., 47° 51' 24.1" в.д.; Ass. Fraxinus pennsylvanica+Populus nigra+Ulmus pumila-Elytrigia repens). Второе описание сделано также в выположенном понижении (г/б описание № 4; 46° 03' 48.2" с.ш., 47° 51' 24.3" в.д.; Ass. (Salix alba+Fraxinus pennsylvanica)-Phalaroides arundinacea+Cirsium incanum) и представлено образующимся лугом на месте выпавшего ивняка с пока еще торчащими редкими сухими остовами стволов ивы и с участием редкого живого ясеня, который на 2/3 стволов усыхает снизу. Необходимо отметить, что для обоих описаний отмечалось довольно высокое количество видов: 21 (г/б описание

№ 4) и 22 (г/б описание № 11). Однако, такое положение достигалось, в основном, за счет переходного состояния сообщества, когда чисто мезофитные виды (Elytrigia repens, Glyzyrrhiza glabra, Asparagus officinalis, Allium angulosum, Galium physocarpus, Vicia cracca и др.) еще не все исчезли, а мезогигрофитные и гигрофитные виды (Lythrum salicaria, Inula britannica, Alisma plantago-aquatica, Rumex maritimus, Phragmites australis) только начали осваивать территорию.

Анализ этих двух модельных описаний (№ 4 и № 11) в дельтовом районе Нижнего Поволжья показал, что они представляют собой гибель естественных вязово-тополевых и ивовых лесов и замещение их через стадию ясеневых насаждений более гидроморфными тростниковыми (Phragmites australis) и двукисточниковыми (Phalaroides arundinacea) лугами в связи с увеличением гидроморфности почв из-за подтопления в зимний период в результате гидротехнических сбросов, повышения уровня Каспия и увеличения атмосферного увлажнения зимой. Условно-естественные динамические изменения идут в сторону гибели лесных сообществ и развития менее разнообразных, близких к монодоминантным сообществам тростника и двукисточника тростниковидного: Ass. Populus nugra+Ulmus pumila ^ Ass. Fraxinus pennsylvanica ^Ass. Phragmites australis и Ass. Saliz alba ^ Ass. Fraxinus pennsylvanica ^Ass. Phalaroides arundinacea, что ведет к полной потере биоразнообразия и продуктивности лугов и лесов дельты Волги.

Выводы

1. Проведенные комплексные исследования показали, что для первого гидролого-геоморфологического района Волго-Ахтубинской поймы (в зоне влияния нижнего бьефа водохранилища) основными тенденциями изменений пойменных экосистем первого и второго пойменного уровней является активное засоление аллювиальных почв, вплоть до образования солончаков. При этом для уровней верхних пойм характерно образование глубокозасоленных почв с полугидроморфным и автоморфным режимом увлажнения на фоне тенденции заглубления и засоления грунтовых вод верховодки. Здесь происходит гибель типичных пойменных дубовых лесов, находящихся в этом регионе на крайней границе ареала распространения дуба черешчатого, что само по себе требует дополнительной тщательной охраны и мероприятий по восстановлению утраченных древостоев. Типичная интразональная пойменная древесно-кустарниковая растительность замещается менее разнообразной и менее продуктивной зональной полупустнынной травяной растительностью. В тоже время для второго уровня центральной поймы характерно образование аллювиальных засоленных почв гидроморфного ряда на которых идет формирование галофитных растительных сообществ (лоховых, солодковых, ажрековых и др.) на фоне исчезновения типичных мезофитных ивовых лесов и злаково-разнотравных заливных лугов из пырея и двукисточника тростниковидного и снижения общей биологической продуктивности территорий. На втором пойменном уровне этого района повсеместно отмечается засоление грунтовых вод и почв по всему профилю.

2. В третьем гидролого-геоморфологическом районе - непосредственно в дельте Волги основными тенденциями динамики пойменных наземных экосистем является подтопление с одновременным сильным засолением аллювиальных луговых и лугово-болотных почв, вплоть до образования сильно- и глубокозасоленных гидроморфных солончаков с утратой древесно-кустарниковой пойменной растительности и деградацией заливных лугов на повышенных формах рельефа. Подтопление из-за естественных (подъем Каспия и увеличение атмосферного увлажнения зимой) и антропогенных причин (зимние сбросы) вызывает образование сильного глеевого поверхностного горизонта, токсичного для корней древесно-кустарниковых видов растений. Зимние поверхностные длительные заливания (из-за сбросов) на фоне потепления климата приводят к вымоканию корневых систем многолетних травяных луговых видов. А повышение аридизации в летне-осенний период из-за климатических изменений и увеличение инсоляции после гибели древесно-кустарниковой растительности на повышенных формах рельефа приводит к образованию сильно- и солончаковозасоленных луговых почв, на которых происходит полная утрата прежней типичной луговой растительности и возникновение маловидовых, близких к монодоминантным галофитных сообществ, которые также имеют тенденцию к гибели при увеличении засоления в почвах. На более пониженных и промываемых формах рельефа, находящихся под влиянием весенних паводковых затоплений в результате подтопления, повышения и стабилизации ГВ усиливается оглеение в верхних горизонтах почв, происходит дергадация многовидовых заливных лугов со

сменой их на монодоминантные гидроморфные варианты из тростника и двукисточника тростниковидного с участием колючего сорнотравья.

3. Общей тенденцией динамики наземных экосистем во всех четырех гидролого-геоморфологических районах Нижней Волги следует считать обезлесивание поемных территорий и деградация заливных лугов, т.е. утрата дубовых, ивовых, тополевых и ясеневых древостоев и многолетних разнотравно-злаковых травостоев. При этом причины гибели древостоев и лугов для всех районов различны.

Для первого района Волго-Ахтубинской поймы - главной причиной утраты лесов и ухудшения качества лугов является засоление почв и грунтовых вод, а также заглубление (понижение) ГВ из-за сильного сокращения высоты и частоты весенних паводков, повышения температурного режима в годовом цикле и увеличение аридизации климата в летнее-осенний период.

Для второго пойменного района центральной части Волго-Ахтубинской поймы основной причиной исчезновения древостоев и ухудшения качества заливных лугов является увеличение зимних паводков из-за гидротехнических сбросов воды из Волгоградского водохранилища и возникновение сильного поверхностного оглеения в первом метровом слое почвы в результате длительного зимнего стояния воды на поверхности почвы в условиях увеличения атмосферного увлажнения в зимний период на фоне повышения температур воздуха. Это способствует глеевой интоксикации и вымоканию корневых систем как древесных, так и травяных многолетних видов растений типичных пойменных лесов и лугов с заменой их на чрезвычайно маловидовые (2-3 вида) сообщества из травяных однолетников, таких как дурнишник (Xanthium albinum) или куриное просо (Echinochloa cmsgaШ), чьи семена могут выносить без последствий длительные зимние затопления искусственными паводками (сбросами).

В третьем гидролого-геоморфологическом районе, т.е. непосредственно в дельте Волги обезлесивание и деградация лугов связаны как с подтоплением сниженных прирусловых участков и межрусловых понижений (подъемом ГВ и образованием глеевого горизонта в верхнем слое почв) в результате естественных (подъема уровня Каспия и климатических изменений - повышения атмосферного увлажнения в зимний период) и антропогенных причин (увеличения высоты и длительности зимних паводков - гидротехнических сбросов воды), так и с засолением на более повышенных дельтовых участках на фоне увеличения аридизации в летне-осенний период в регионе.

Для четвертого гидролого-геоморфологического района западных подстепных ильменей обезлесивание ранее поемных территорий всех уровней полностью связано с автоморфным засолением почв, поскольку совершенно отсутствует естественное поемное заливание, а затопления даже русел-проток происходят нерегулярно.

4. Таким образом, результаты исследования показали, что естественно-антропогенная динамика наземных пойменных экосистем в современных условиях изменяющегося климата и полного зарегулирования водного стока р. Волги направлена в сторону деградации типичных лесных и луговых поемных экосистем с заменой их на маловидовые экосистемы, близкие к зональным или на абсолютно нетипичные практически монодоминантные однолетние травостои сорнотравья, при полной утрате биоразнообразия и продуктивности ранее интразональных пойменных экосистем. На основе оценки степени нарушений пойменных экосистем по видам индикаторам и сопутствующим биологическим показателям (Кузьмина, Трешкин, 2008, 2011, 2012) установлено, что практически все пойменные и дельтовые наземные экосистемы Низовьев Волги имеют среднюю, сильную или очень сильную степень нарушений и находятся в средне-, сильно- или полностью измененном состоянии. Для их восстановления требуются мероприятия по изменению гидрологического режима реки. Необходимо максимально возможно приблизить его к естественному гидрологическому режиму, наблюдавшемуся здесь до зарегулирования. Таким образом, прежде всего, нужно повысить уровень и частоту заливания весенними паводками и понизить уровень и длительность заливания в зимний период. Только тогда в современных климатических условиях могут быть сохранены типичные продуктивные и разнообразные поемные леса и луга.

Благодарности. Авторы выражают глубокую благодарность за помощь в организации и проведении полевых работ в регионе Нижней Волги - академику РАН К.Н. Кулику - директору ФГБНУ "Всероссийский научно-исследовательский агролесомелиоративный институт" (ВНИАЛМИ), академику РАН В.П. Зволинскому - директору ФГБНУ "Прикаспийский научно-

исследовательский институт аридного земледелия" (ПНИИАЗ), д.с.-х.н. М.Ю. Пучкову - директору ФГБНУ "Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого овощеводства и бахчеводства" (ВНИИОБ), а также д.с.-х.н. В.В. Мелихову - директору ФГБНУ "Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия" (ВНИИОЗ)- за организацию и проведение аналитической обработки почвенных образцов. За непосредственную помощь в полевых работах авторы также благодарят сотрудников ВНИАЛМИ - С. А. Шинкаренко и Г.А. Рулева.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Анализ экологических последствий эксплуатации Волгоградского водохранилища для сохранения биоразнообразия основных водно-болотных территорий Нижней Волги. 2010. // Отчет по Проекту ПРООН/ГЭФ 00047701 «Сохранение биоразнообразия водно-болотных угодий Нижней Волги». Москва. 675 с.

Бармин А.Н. 1993.Динамика травянистой растительности дельты р. Волги в условиях возросшего водного стока. Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Воронеж. ВГУ. 16 с.

Бармин А.Н. 2002. Волго-Ахтубинская пойма и дельта реки Волги: динамика травянистого растительного покрова в меняющихся природных и антропогенных условиях. Автореф. дис. ... докт. геогр. наук. Волгоград. 47 с.

Кузьмина Ж.В., Трешкин С.Е. 2001. Современное состояние флоры и растительности заповедника «Бадай-Тугай» в связи с изменением гидрологического режима // Ботанический журнал. Т. 86. № 1. С. 73-84.

Кузьмина Ж.В., Трешкин С.Е. 2003. Оценка влияния Южно-Каракалпакского магистрального коллектора на заповедник Бадай-Тугай // Аридные экосистемы. Т. 9. № 19-20. С. 93-105.

Кузьмина Ж.В., Трешкин С.Е. 2009. Изменения основных метеорологических характеристик на юге Европейской части России // Глобальные изменения климата и прогноз рисков в сельском хозяйстве /Ред. Иванов А.Л., Кирюшин В.И. М.: Россельхозакадемия. С 402-416.

Кузьмина Ж.В. , Трешкин С.Е. 2008. Методика определения и оценки нарушений пойменных экосистем при гидротехническом воздействии // Аридные экосистемы. Том 14. №35-36. С. 94-110.

Кузьмина Ж.В., Каримова Т.Ю., Трешкин С.Е., Феодоритов В.М. Влияние климатических изменений и зарегулирования речного стока на динамику растительности долин рек // Использование и охрана природных ресурсов в России. Научно-информационный и проблемно-аналитический бюллетень. 2011а. № 2 (116) С. 34-40.

Кузьмина Ж.В., Каримова Т.Ю., Трешкин С.Е., Феодоритов В.М. 2011б.Воздействие антропогенного регулирования речного стока и климатических изменений на динамику растительности долин рек // Антропогенная динамика растительного и почвенного покровов лесной зоны. Сборник научных трудов кафедры земледелия и растениеводства. М.: Государственный универсистет по землеустройству. С. 125-147.

Кузьмина Ж.В., Трешкин С.Е. 2012. Влияние климатических и гидрологических изменений на трансформацию естественных и антропогенно нарушенных в результате мелиорации экосистем зоны южной тайги // Рекультивация и использование залежных земель в нечерноземной зоне России: теория и практика. Материалы международной научно-практической конференции ГНУ ВНИИМЗ Россельхозакадемии, г. Тверь, ноябрь 2012 года. Тверь.С. 89-109.

Кузьмина Ж.В., Трешкин С.Е. 2011. Метод оценки гидротехнического воздействия и климатических изменений на экосистемы // Антропогенная динамика растительного и почвенного покровов лесной зоны. Сборник научных трудов кафедры земледелия и растениеводства. М.: Государственный универсистет по землеуствройству. С. 148-163.

Кузьмина Ж.В., Трешкин С.Е. 2012. Оценка последствий гидротехнического воздействия на экосистемы пойменных гидроморфных и полуавтоморфных территорий // Вопросы географии. Вып. 134. Актуальная биогеография. М.: Издательский дом "Комус". С. 282-297.

Кузьмина Ж.В., Трешкин С.Е. 2014. Климатические изменения в бассейне Нижней Волги и их влияние на состояние экосистем // Аридные экосистемы. Т. 20. № 3(60). С. 14-32.

Кузьмина Ж.В., Трешкин С.Е., Каримова Т.Ю. 2013. Воздействие основных тенденций совокупного влияния климатических и гидрологических изменений на сукцессионную динамику растительности в мелиоративно трансформируемых экосистемах зоны южной тайги // Современные проблемы использования мелиоративных земель и повышения их плодородия. Материалы международной научно-практической конференции ГНУ ВНИИМЗ Россельхозакадемии, г. Тверь, 27-28 июня 2013 г. Тверь. С.253-272.

Новикова Н.М., Кузьмина Ж.В., Подольский С.А., Балюк Т.В. 2005. Критерии, ограничивающие регулирование режима речного стока по экологическим показателям // Аридные экосистемы. Т. 11. № 28. С. 26-38.

Отчет экспертной группы по оценке биоразнообразия. 2002. / Проект ПРООН/ГЭФ «Сохранение биоразнообразия водно-болотных угодий Нижней Волги». 137 с.

Пилипенко В.Н. 2003. Современная флора и динамика растительности дельты Волги. Автореф. дисс. докт. биол. наук. Астрахань: АГУ. 24 с.

Стратегия и план действий по сохранению биоразнообразия Волго-Ахтубинской поймы и дельты Волги. Проект ПРООН/ГЭФ 00047701. «Сохранение биоразнообразия водно-болотных угодий нижней Волги». М.: ИГ РАН, 2009. 63 с.

DYNAMIC CHANGE OF TERRESTRIAL ECOSYSTEMS OF FLOODPLAIN AND DELTA OF LOWER VOLGA UNDER THE INFLUENCE REGULATION OF RIVER FLOW AND CLIMATIC

FLUCTUATIONS

*Institute of water problems, Russian Academy of Sciences (IWP) Russia, 119333Moscow, Gubkina str., 3. E-mail: [email protected] **The Federal Agency of scientific organizations (FANO) Russia, 119334Moscow, Leninskyiprospect, 32A. E-mail: [email protected]

***Institute of problems of ecology and evolution. A.N. Severtsov (IEE) Russia, 119071 Moscow, Leninskyi prospect, 33. E-mail: [email protected]

Integrated environmental studies conducted in low-water season of 2014 in the Lower Volga showed that the ecological condition of the riparian, floodplains, and floodplain and deltaic forests of the Lower Volga unsatisfactory. The main causes of the deterioration of floodplain and deltaic ecosystem is a regional hydraulic impacts to the floodplain and Delta of the Volga river, as well as climatic changes in the region. Floodplain and deltaic terrestrial ecosystems undergo significant dynamic changes under human impact and climate change. To prevent total loss of terrestrial ecosystems floodplains and deltas in the current volatile climate must change in the conditions of regulated downstream of the Volgograd reservoir. Keywords: groundwater level, groundwater salinity, salinization and gleyzation of soils, riparian ecosystems, vegetation dynamics.

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Кузьмина Ж. В., Трешкин С. Е., Каримова Т. Ю.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Кузьмина Ж. В., Трешкин С. Е., Каримова Т. Ю.