CC BY
110
=————— СИСТЕМНОЕ ИЗУЧЕНИЕ АРИДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ -
УДК 631.48
КОНЦЕПЦИЯ БИОЛОГИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ ПОЧВ И ОСНОВНЫЕ ЧЕРТЫ СОВРЕМЕННОГО ЭТАПА ЕЕ РАЗВИТИЯ1
© 2014 г. З.Г. Залибеков*, А.Б. Биарсланов**, У.М. Галимова***
*Институт геологии Дагестанского научного центра РАН Россия, 367014, Махачкала, ул. Ярагского, 75, e-mail: [email protected] **Прикаспийский институт биологических ресурсов Дагестанского научного центра РАН Россия, 367025, Махачкала, ул. Гаджиева, 45, e-mail: [email protected]
***Дагестанский государственный университет Россия, 367000, Махачкала, ул. Гаджиева, 43а, e-mail: [email protected]
Поступила 18.06.2013.
Рассматриваются основные показатели биологического разнообразия почв с позиций биогеоценотической оценки их роли в биосфере. Определены категории биоразнообразия почв с выявлением признаков, дифференцированы биосферные функции биоразнообразия почв, свойственные аридным условиям. Впервые дана характеристика биоразнообразия основанная на внутренних свойствах почв и пространственных показателях элементарных почвенных ареалов. Содержание параметров внутренней и пространственной организации почв вносит определенный вклад в развитие концепции биоразнообразия почв и отражает особенности современного этапа ее развития.
Ключевые слова: биосфера, условия обитания, биоразнообразие почв, почвообитающие животные, аридные условия, категории, функции, ареалы, биогеоценотический уровень, эволюционные ряды.
Интенсивное развитие исследований по проблемам биологического разнообразия объясняется необходимостью сохранения и воспроизводства ресурсов живой природы. Основным условием выполнения этой задачи является охрана среды обитания организмов, одним из основных ее компонентов являются почвы и их разнообразие. Значение почв в охране биоразнообразия связано созданием соответствующей среды обитания для растений и животных, обеспечивающее устойчивое функционирование биосферы. На состоявшейся в 1992 г. в Рио-де-Жанейро конференции ООН по окружающей среде и развитию была принята «Конвенция о биологическом разнообразии» с определением основных задач по ее реализации. В конвенции было подчеркнуто, что основным условием сохранения, воспроизводства биологического разнообразия организмов суши является охрана наземных экосистем и естественных условий обитания живых организмов. Как отмечает Г.В. Добровольский (2011) «эти понятия экосистем и естественных мест обитания живых существ в полной мере соответствуют о почвах, как естественной среде обитания растений, животных и микроорганизмов». Установлено, что для каждой генетической разности почв характерны им приспособленные виды сообществ организмов и ареалов их распространения. Из этого вытекает, что основным условием сохранения и воспроизводства биоразнообразия объектов живой природы является сохранение биоразнообразия почв и факторов их формирования.
Исследуя проблему разнообразия, отдельные авторы отождествляют почвенное разнообразие биологическому, где объектом изучения являются отдельные таксономические единицы. Содержание почвенного разнообразия при этом ограничивается характеристикой
1 Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ, Соглашение №14.В37.21.0192
иерархии свойств почв и составлением систематического списка, используемых при построении классификационных систем. Биологическое разнообразие почв характеризует механизм изменения состава и свойств почв в эволюционном развитии. Поэтому критерии почвенного разнообразия рекомендуются использовать в качестве основы исходных позиций концепции биологического разнообразия почв и разработки мероприятий по их сохранению. Учитывая наличие богатого материала по характеристике состава, свойств и биологических показателей почв Дагестана и других регионов считаем целесообразным разработать концепцию биологического разнообразия почв с определением общих понятий и подходов к проблеме, относящихся к охране растений и животных. В настоящей работе принята попытка определить критерии этой концепции, базирующихся на биологических свойствах современного почвенного покрова.
Методические подходы и объекты исследования
Анализ биологических показателей почв и их разнообразия осуществлен использованием фондовых, опубликованных, картографических материалов по отдельным регионам и административным районам; использованы систематические списки почв, диагностические признаки, определены динамические изменения, происходящие в почвах разного классификационного уровня. Для определения роли отдельных факторов использованы данные по характеристике растительного покрова природных кормовых угодий и промысловых видов животных. Разнообразие освоенных земель и динамика биологических показателей изучены по материалам землеустройства, землепользования и кадастровой оценки земель. Важное значение имеет полученная информация по картам четвертичных отложений, гранулометрического состава и глубины залегания плотных пород, определяющие различия в свойствах почв по степени влияния геологических факторов (Залибеков и др., 2013). Топографические ландшафтные карты использованы для характеристики разнообразия в пространственной геопривязке отдельных типов почв. Интерпретация доступного материала осуществлена на примере почвенного покрова Дагестана и отдельных регионов, включая разнообразие таксономических единиц почв, получивших отражение в Почвенной карте России и сопредельных государств масштаба 1:2000000 (2002 г.). При дифференциации признаков разнообразия почв в качестве основы принята генетическая классификация, базирующаяся на факторах почвообразования с характеристикой функциональной их роли. Методическим отличием принятого подхода является разработка эволюционных рядов разнообразия по индексу разнообразия почв и растительных сообществ. Эволюционные ряды дают возможность определить реальную величину потребляемых элементов растениями по отдельным генетическим горизонтам почвенного профиля. Кроме того, количественная характеристика скорости поступления в растения элементов питания (КРК) в результате минерализации растительных остатков определяются эволюционными рядами, составленными по данным плодородия почв.
Обсуждение результатов исследований
Биологическое разнообразие широко распространенное понятие, применяемое в ботанических, зоологических, экологических исследованиях. Относительно почвенного покрова у большинства исследователей в «биоразнообразие» вкладывается понятие, характеризующее изменение почвенной фауны, микробных сообществ и их распределение по почвенному профилю. Значительный объем исследований в этом направлении проведен по вертикально-ярусной организации микробных сообществ, структурно-функциональному разнообразию отдельных микроорганизмов различных природных зон (Чернов и др., 2011). Важное значение имеют полученные данные Б.Р. Стригановой (1996) по характеристике, распределению почвообитающих животных по вертикальному профилю генетических типов почв. Значительный объем исследований проведен по изучению роли почв в сохранении разнообразия растений, животных, их структуры и функций в биосфере (Опарин, 1957; Сушкина и др., 1973; Криволуцкий, 1994). В то же время, проблемы биологического
разнообразия почв, дифференциация свойств и признаков отдельных таксономических единиц остаются неразработанными. До настоящего времени не уделяется достаточного внимания изучению разнообразия и выявлению роли факторов в оценке исчезающих разновидностей почв. Особое значение приобретает создание научной концепции биоразнообразия почв, обобщение ее признаков и основных черт современного этапа развития (Залибеков и др., 2012).
Параметры биологического разнообразия почв, выделенные в наших исследованиях выявлены обобщением, анализом основных показателей классификационных единиц: продуктивность почв, содержание гумуса, обменных оснований и питательных веществ в горизонтах А+В и др. Выделенные единицы (табл. 1) названы категориями биологического разнообразия почв, отражающие возраст и стадии развития.
Таблица 1. Категории эволюционных рядов биологического разнообразия почв аридного климатического режима. Tablel. The categories of evolutional rows of soils' biological diversity in arid climatic regime.
№ Основные показатели эволюционных рядов Категория Цифровые индексы почв Дополнительные признаки
1. Продуктивность Высокопродуктивные средне -//низко -//не продуктивная I, 2, 4, 5, 6 3, 8, 9 10, 13 II, 12
2. Гумусированность Высокогумусированные средне-//- низко-//- 1, 2, 6, 8 3, 4, 5, 7, 9 10-13
3. Плодородие Естественное искусственное эффективное нет плодородия 1-10 11-13 Содержание №К выше средних показателей обеспеченности
4. Функции Глобальная биосферная сельскохозяйственная 1-8 1-13 1-8 Биогеоценотические
5. Изменчивость В диапазоне различий классификационных единиц 1-12 Элементы рельефа
6. Поведение почв во времени Типы автоморфных почв 1-3 Возраст яруса
7. Цикличность Затопляемые, подтопляемые 7-12 Морские речные
8. Адаптация Гидроморфные, пески, нарушенные земли 5, 9, 11, 12
Цифровые индексы почв: 1. Темно-каштановые карбонатные, 2. Каштановые карбонатные, 3. Светло-каштановые карбонатные солонцеватые, 4. Лугово-каштановые солонцеватые, 5. Луговые карбонатные засоленные, 6. Аллювиально-луговые карбонатные, 7. Лугово-болотные карбонатные, 8. Лугово-лесные карбонатные, 9. Болотные, 10. Солончаки типичные луговые, 11. Нарушенный покров, 12. Педолиты слоистые органо-минеральные, 13. Пески закрепленные в разной степени.
Каждая категория характеризуется показателями физико-химических свойств почв и ресурсов накопления биомассы живых организмов. Дифференциация категорий осуществлена по принятым критериям эволюционных рядов биологического разнообразия почв (рис.). Эволюционные ряды по продуктивности почв дифференцируются в двух направлениях: профильному и географо-генетическому. Профильное направление характеризуются внутренними свойствами способными изменить классификационное
Рис. Основные понятия, характеризующие эволюционные ряды биологического разнообразия почв. Fig. Principle idea characterizing evolutions rows of sils biological diversity.
положение функционирующих разностей. Одним из основных показателей биоразнообразия почв является первичная биологическая продуктивность.
Высокопродуктивная категория биологического разнообразия почв (каштановые, лугово-каштановые) занимает значительную площадь и обладает высоким потенциалом в условиях аридных земель. Сюда включены почвы широким набором разновидностей, отличающихся большим диапазоном таксономического уровня: типы, подтипы, роды, виды, разновидности. Разнообразие их отражает основные черты современного этапа эволюции в условиях климатического потепления и интенсификации антропогенных воздействий. Биологическое разнообразие почв среднепродуктивной категории объединяет разновидности, где фитомасса уменьшается при усилении засушливости климата (светло-каштановые карбонатные), а так же при периодическом проявлении избытка поверхностного и грунтового увлажнения (болотные, лугово-болотные, лугово-лесные почвы). Низкопродуктивная категория характерна солончакам типичным, луговым, педолитам слоистым и пескам закрепленным в разной степени. Переход к непродуктивной категории приводит к разрушению почвенного покрова с потерей коренных растительных сообществ, свойственных условиям аридных земель (Гунин и др., 2010).
Важным показателем выделения категорий биоразнообразия почв является гумусированность и распределение органического вещества в профиле почв. Категория
биоразнообразия высокогумусированных почв обладает потенциальной способностью синтеза (накопления) и разрушения органического вещества. Главный источник гумусообразования - растительные организмы, надземная и поздемная фитомасса и их метаболиты. Включает разновидности с содержанием гумуса более 3.0%. Объединяет небольшое количество типов почв, формирующихся в засушливых условиях, с коэффициентом увлажнения к=0.4-0.6; сюда вошли гидроморфные почвы с оптимальным уровнем залегания грунтовых вод. Уменьшение гумуса приводит к образованию следующих категорий биоразнообразия почв: среднегумусированная категория с содержанием гумуса 23%, испытывает влияние острозасушливого климата и избыточного поверхностного грунтового увлажнения; низкогумусированная категория с содержанием гумуса <2.0% подвержена влиянию засоления, солонцеватости и заболачивания.
Особое значение имеет выделение категории биоразнообразия по плодородию почв -способностью обеспечивать рост и продуктивность растений. Категория поддерживается внутренними химическими процессами с аккумуляцией биофильных элементов, необходимых для развития живых организмов. Неоднородность условий почвообразования и их взаимодействие определяют жизненные процессы и явления биологического преобразования поверхностного слоя земли (Huqqeft, 1975). Формируются почвы, отличающиеся в разной степени по главному признаку - плодородию. В результате образуются категории биоразнообразия почв естественного, эффективного, искусственного, образуя эволюционные ряды по каждому из элементов питания (табл. 1).
Категория биоразнообразия естественного плодородия присуща целинным почвам, обусловленная подвижными формами элементов питания (азот, фосфор, калий), аккумулированными в процессе почвообразования. Для освоенных (пахотных) вариантов характерно биоразнообразие почв по эффективному плодородию, проявляющееся в форме урожая возделываемых культур. Почва как средство производства и ее разнообразие зависят от уровня агротехники, направленного на стабилизацию и повышение содержания питательных элементов и доступных форм почвенной влаги (ОЫешап, 1992). В результате у освоенных вариантов формируется биоразнообразие почв эффективного плодородия на фоне естественного, что приводит к образованию антропогенно-природного ряда разнообразия. Отмеченные виды плодородия дифференцируются по степени обеспеченности питательными веществами на биоразнообразие высоко- средне- низкоплодородных почв независимо от генетической их принадлежности (рис.).
В последние годы развиваются исследования и по проблемам функционального биоразнообразия почв, основные принципы которых разработаны в трудах Г.В. Добровольского и др. (1990, 2011), Г.В. Добровольского (1996), В.Г. Онипченко (2011) и др. Содержание их сводится к дифференциации экологических функций почв с учетом состава, свойств и закономерностей пространственного распространения. Категории функционального биоразнообразия почв представляют основу планирования энергетических затрат по охране природных ресурсов, потенциал которых должен соответствовать темпам восстановления разнообразия, продуктивности, устойчивости. По функциональным показателям выделены следующие категории: глобальная, биосферная, сельскохозяйственная.
Категория глобальных функций биоразнообразия почв характеризуется внутренними и внешними связями, факторов почвообразования. Для характеристики разнообразия почв этой категории представляется оценка физических, химических и биологических процессов. Важное значение имеет так же получаемая информация о роли биоразнообразия почв в создании жизненного пространства, накоплении элементов питания, определении состава сообществ живых организмов. Категории биоразнообразия почв, различающиеся по биосферным функциям выделяются из-за высокой роли в сохранении источников энергии для организмов суши. Кроме того, создание оптимального соотношения большого геологического и малого биологического круговоротов веществ и регулирование
химического состава атмосферы и гидросферы связаны с биосферными функциями биоразнообразия почв. В обеспечение потребностей человека в пищевых, кормовых, сырьевых ресурсах важное значение имеет сохранение биоразнообразия почв выполняющих сельскохозяйственные функции. Они поддерживаются плодородием, представляя основу ресурсоведческого потенциала почв и экосистем. В сохранение благоприятных условий для развития живых организмов определенное значение имеет неоднородность пространственного распространения почв.
Выделение категорий биоразнообразия по неоднородности почв связано с естественными условиями их развития под влиянием современного климатического потепления; прогрессирующее нарастание сухости почв, тенденция остепнения луговых почв и увеличение отчуждаемой массы органического вещества над его синтезом. Эволюционные ряды биоразнообразия почв строятся по основным признакам с учетом комплекса условий природной среды (табл. 2).
Таблица 2. Эволюционные ряды биоразнообразия почв речных и морских террас. Table 2. Evolutional rams of soils diversity of river and coastal terraces.
№ Эволюционные ряды Почвы Основные признаки
1 Литогенный Автоморфные Дивергенция почвенных разностей
2 Гидрогенный Гидроморфные Циклически затопляемые иссушаемые на морских террасах
3 Климатогенный Разнообразие почв в условиях одинакового климата Смена почв разного таксономического уровня
4 Биогенный Смена генетических типов почв Разновозрастные со сменой растительных сообществ
5 Геологический Искусственно-созданные почвы на террасах Культурные слои почв на горных террасах
6 Антропогенный Слаборазвитые почвы на твердых породах - сланцы, известняки, песчанники Миниатюрный недифференцированный профиль
Содержание эволюционных рядов сводится к выявлению всего набора и классификационных единиц, как важнейшего фактора развития на всех уровнях организации почвенного покрова. Оценка одного из главных факторов биоразнообразия почв по литогенезу основана по идентичности влияния различных почвообразующих пород, где формируются почвы однотипного происхождения. Каштановые почвы распространенные в нижних предгорьях и Прикаспийской низменности на разных породах принадлежат одной иерархии классификационных единиц отличаясь литогенными условиями их формирования. В данном случае развивается литогенный эволюционный ряд биоразнообразия, объединяющий однотипные классификационные единицы. Гидрогенный ряд эволюции биоразнообразия включает почвы гидроморфного режима, характерные разновозрастным речным и морским террасам. Развитие современного почвенного покрова протекает в двух аспектах. Первый характеризуется необратимыми изменениями в содержании гумуса, легкорастворимых солей и питательных веществ; второй аспект определяет разнообразие создавая основу для оптимизации водного режима почв и повышения их плодородия. Эволюционный ряд биоразнообразия гидрогенного направления определяет естественный
процесс развития доминирующих разностей гидроморфных и полугидроморфных почв. Часто отмечаемые явления, связанные со сменой почв при одинаковых гидротермических условиях характерно эволюционному ряду климатического биоразнообразия. Каждая разновидность и ее состав, свойства соответствуют сложившимся условиям почвообразования. Специфика поставленной задачи заключается в выяснении роли живых организмов и формирование гомогенной, гетерогенной структуры почвенного покрова. Поскольку почвенный покров выступает как система обладающая самостоятельностью, биогенное направление определяется дифференциацией разновозрастных почв. До последнего времени не уделялось достаточного внимания на роль геологического фактора в формировании классификационных уровней биоразнообразия почв, составляющих их разнообразие. При формировании почв на твердых породах (сланцы, известняки, песчаники) образуется однотипный миниатюрный профиль со слабо дифференцированными горизонтами. Биоразнообразие по геологическому фактору основывается на показателях гранулометрического состава и возраста почвообразующих пород. При анализе биоразнообразия почв определенное значение имеет антропогенное воздействие, влияние которого изучено как фактора дифференциации классификационных единиц. Направлениями последних определяются классификационные единицы, дифференцируя их по характеру воздействий: - послелесные, остепненные, олуговелые; - пахотные орошаемые, богарные; -террасированные, плантажированные; - искусственно-созданные с дифференцированным культурным слоем.
Отличия возраста почв на разных элементах рельефа свидетельствуют о преоблдании локальной, региональной и зональной изменчивости почв, являющейся одним из главных условий создания классификационных систем. Поведение почв во времени представляет особую категорию биологического разнообразия почв в их эволюционном развитии.
Биологическое разнообразие почв во времени обусловливается элементами рельефа и почвообразующей породы, отличающиеся по возрасту и высотным отметкам. Распространено на речных и морских террасах с признаками гидроморфизма, слоистости и пестроты почвенного покрова по засолению, солонцеватости и заболачиванию. Выделяются следующие категории: биологическое разнообразие светло-каштановых, лугово-каштановых и луговых почв, занимающие террасы Бакинского, Хазарского и Хвалынского ярусов. Луговые засоленные, лугово-болотные почвы, солончаки типичные, луговые карбонатные включая педолитов слоистых формируются на Новокаспийских отложениях. В Прикаспийской низменности особое значение имеют категории биоразнообразия почв, выделенных по признакам почвенных процессов, обусловленных регрессивно-трансгрессивной динамикой Каспия. Продолжительность процессов затопления-иссушения определяет степень устойчивости морфологических и физико-химических свойств, тяготеющих к гидрогенным условиям почвообразования. По общепринятой классификации выделяются типы, подтипы и почвенные образования с признаками биологического разнообразия приурочиваясь к условиям: затопления, подтопления, заболачивания, олуговения, остепнения.
Цикличность биологического разнообразия почв проявляется в пределах морских террас и пляжевой зоны Прикаспийской низменнсоти, подверженной затоплению - иссушению. Территория этой зоны занимает значительную площадь, где почвы испытывают влияние дополнительного поверхностного и грунтового увлажнения по циклам с разной продолжительностью. В зависимости от продолжительности циклов затопления-иссушения (от недельной до многовековой) процессы почвообразования вносят существенные изменения в разнообразии генетических свойств почв. При этом изменяются направления почвообразования, формируются признаки биоразнообразия почв начиная с недельного и месячного циклов до многовековой динамики. При каждом цикле участок, вышедший из погружения морской воды, получает возможность контактировать с атмосферой. Создаются условия просыхания почвенных горизонтов с постепенным уменьшением избытка морской
воды. Данная стадия сохраняет существующее разнообразие, обогащается видовой состав пустынной растительности. Биологическое разнообразие почв стадий сезонного и годового циклов затопления - иссушения, формируется под влиянием напора морской воды в результате которого отмечается частичное изменение свойств наземного почвообразования и появление новых признаков, связанных с избыточным увлажнением; седиментация, заиление, заболачивание, анаэробный процесс накопления органического вещества. Радикальные изменения в биоразнообразии почв образуются при многолетнем и полувековом циклах затопления-иссушения. При этом возникают новые направления с образованием подводных почв. В генетическом отношении почвы переходят в категорию биоразнообразия подводных почв: однородные, слоистые, седиментационные, засоленные. Смена категорий биоразнообразия сопровождается формированием новых направлений почвообразования. Преобразование свойств наземных почв с формированием новой серии почвенных горизонтов характерно вековой и многовековой стадиям затопления-иссушения. В профиле подводных почв находившихся в длительное время под напором морской воды при высвобождении от нее активизируются микробиологические процессы с образованием гумусовых веществ характерных наземному почвообразованию. Развитие его протекает с угасанием влияния избытка воды формируя постаквальное разнообразие почв: избыточного, оптимального и недостаточного увлажнения. Адаптация биоразнообразия почв -слабоизученная область в почвоведении и она связана с эволюционным процессом природных условий. При адаптации изменяются физико-химические и биологические свойства способствуя накоплению преобразованию органических и минеральных веществ. Структурная организация почв и их развитие параллельно с растительным покровом приводят к дифференциации профиля по глубине проникновения корневой системы растений и почвенной фауны. Выделяются следующие категории биоразнообразия почв по адаптивной способности:
- категории послелесных олуговелых, остепненных, пахотных почв с измененной системой накопления гумуса, питательных веществ и рН почвенной среды. Аналогичные изменения происходят в почвах земледельчески освоенных территорий, где упрощается пространственная неоднородность введением культурной флоры:
- трансформированная почва, формирующаяся после иссушения затопленных, подтопленных, заболоченных и нарушенных земель. Различия в видовом составе поселившейся растительности являются ведущими признаками биологического разнообразия новых направлений почвообразования.
- искусственно созданные террасные почвы с адаптацией разнообразия к новой среде обитания растений и животных. После 40 лет создания террасных почв (с отметками >1500 м) наблюдается дифференциация границ ареалов, развивающихся на склонах северных экспозиций по направлению горно-лугового типа почвообразования.
- плантажированные почвы, используемые для выращивания многолетних культур в условиях орошения и на богаре - сады, виноградники, дендропарки и др. Адаптация биоразнообразия их проявляется в накоплении доступных форм влаги, улучшении структуры и сохранении питательных веществ.
Обобщение данных по категориям эволюционного развития условий среды обитания живых существ на современном этапе позволяют обозначить категории в рамке двух групп -инвентаризационного и дифференцирующего.
В основу характеристики инвентаризационного и дифференцирующего биоразнообразия почв приняты характерные признаки признаки выделенных категорий (табл. 3). Неоднородность распространения ареалов почв выступает в качестве косвенного признака их биологического разнообразия: пестрота луговых слабозасоленных почв на слабодренируемых элементах рельефа одновременно является частью пространственной характеристики разнообразия самих почв и неоднородности условий их формирования. Разновидности почв, разделенные в пространстве на мелкие контура оказывают в разной
степени на миграцию и накопление воднорастворимых соединений. Это в свою очередь изменяет среду с появлением новой таксономической единицы увеличивая биоразнообразия почв.
Пространственная неоднородность проявляется на разных уровнях; локальном, биогеоценотическом и ландшафтно-зональном. В регионах Прикаспийской низменности изучен биогеоценотический уровень с определением степени влияния неоднородности условий на биоразнообразие почв: формы, размеры, характер перехода границ. Ареалы почв и их пространственная структура отличаются специфическими особенностями, связанными с эволюцией растительного покрова и гипсометрией территории.
Таблица 3. Показатели инвентаризационного и дифференцирующего биоразнообразия почв. Table3. Indexes of inventory and differentiating biological diversity of soils.
№ п/п Инвентаризационное разнообразие Дифференцирующее разнообразие Распространение
1. Классификационное а- Систематический список В виде элементарных
разнообразие почв классификационных единиц почвенных ареалов (ЭПА)
отдельных участков
2. Внутреннее Р-разнообразие связано с влиянием состава и свойств почвообразующих пород В ареалы низких таксономических единиц
3. а-разнообразие, отражающее Р-разнообразие Геоморфологический
внутренние свойства почв и классификационных единиц район зональное
характера перехода их почв расположение ареалов
границ
4. у-разнообразие для Р-разнообразие изменения Смена почвенно-
ландшафтов и почвенных зон градиента условий формирования типов почв географических зон
5. е-разнообразие почв региона у-разнообразие, изменение Серия почвенных типов,
по характеру почвенного покрова крупных приуроченных к
взаимодействия биотических и абиотических факторов регионов отдельным регионам. Смена их под влиянием современных климатических условий
6. т-разнообразие Пространственное т- Смена территориальных
климатических условий и их разнообразие и смена комплексов - районы,
влияние на элементы природных условии серия области, округи
биоразнообразия почв горизонтальных и вертикальных зон
7. Временное, сезонное Р-природное результат изменения уровенного режима Каспия Прибрежная полоса Прикаспийской низменности
8. Деградационное Опустынивание у-разнообразие Региональное, зональное
Почвенные комплексы Прикаспийской низменности, в частности солончаки луговые с лугово-каштановыми, луговыми почвами разной степени засоления свидетельствуют о том, что на биогеоценотическом уровне неоднородность выступает как поддерживающий фактор биоразнообразия почв. Большинство исследователей в «биоразнообразие почв» вкладывают многообразие и общее количество почвенных контуров.
Однако для определения их содержания необходимо проведение исследований по структурной организации почв разного таксономического уровня. Сложность биоразнообразия почв объясняется еще тем, что набор разновидностей осуществляется не только по генетической принадлежности, но и по дифференцирующим характеристикам
иерархии уровней - типа, подтипа, рода, вида и разновидностей. В этой связи возникла необходимость инвентаризационного и дифференцирующего учета биоразнообразия почв, исходящих из принципов, разработанных Ю.И. Черновым (2005), И.П. Седельниковым и др. (2006) по иерархическим уровням биоразнообразия. Соотношение разного уровня пространственных единиц и неоднородностей представлено по системе принятой для функционального биоразнообразия почв (табл. 3).
Иерархические уровни и неоднородность отражают динамические изменения перехода гомогенного к гетерогенному состоянию. С учетом неоднородности почв и их разнообразия различают: а-разнообразие биологическое, Р-разнообразие гетерогенное, включающее изменения в характере воздействий факторов почвообразования. Изменения, происходящие в масштабе крупных регионов отражаются у-гамма разнообразием т-разнообразие введено условно для выявления характера смены природных зон в горизонтальной и вертикальной поясности. При этом выделяются две группы параметров; число ареалов разного классификационного уровня и их количественное соотношение. Наблюдается смещение разнообразия и разнородности, так как, увеличение количества контуров почв одного классификационного уровня характеризует не разнообразие, а пестроту и комплексность почвенного покрова.
Для выявления дифференцирующих характеристик биоразнообразия почв необходимо определить ведущий параметр (засоление, солонцеватость, эрозия) и составить градацию изменений в диапазоне различий, проявляющихся в региональном масштабе. При сравнении двух групп, включающее одинаковое число ареалов почв, более разнообразной оказывается совокупность, в состав которой входят представители разных таксономических единиц. Биоразнообразие почв высокое, когда увеличивается количество контуров, относящихся к рангу высшего таксономического уровня. В качестве регулирующих факторов выделяются: содержание легкорастворимых солей в профиле и миграционная способность по сезонам года; изменение стационарного состояния показателей биоразнообразия почвенных комплексов, отражая влияние грунтового увлажнения и климатических флуктуаций. Выявлены функции регулятора биоразнообразия почв выбором независимого фактора, являющегося определяющим. В условиях Прикаспийской низменности регулирующими факторами разнообразия являются интенсивность засоления и коэффициент чувствительности - накопление биомассы растений. В качестве основного показателя, характеризующего биоразнообразие почв выделяется Р-разнообразие - сопровождаясь появлением серии почвенных типов и подтипов. Условия их формирования - слоистость почвообразующих пород и изменение высотных отметок бессточной равнины в пределах микро- мезорельефа.
Ландшафтный уровень изменений способствует формированию у-гамма разнообразия обусловливая различия, свойственные почвенным зонам в градиенте отметок, установленных для отдельных типов почв.
Специфическую роль играет т-разнообразие; характеризуется влиянием климатических изменений (местных, региональных) на широтно-зональное распространение биоразнообразия почв. Устойчивое состояние в системе вертикальной зональности, отмечается там, где регуляторами смены почвенных зон выступают: критерии высотных отметок, накопление пищевых ресурсов растений и проявление коэффициента чувствительности почв к процессам накопления фитомассы. На этой стадии проявляется влияние пульсационного режима рельефа местности, способствующего смене поднятий на опускания. Формируется у-разнообразие на уровне почвенных типов, приуроченных к определенной высотной или горизонтальной зоне, подверженной геодинамической напряженности. Смена категории разнообразия и показателей пространственной их неоднородности являются важным критерием концепции биоразнообразия почв на биогеоценотическом уровне. Кроме этих параметров биоразнообразие почв включает: величину и распределение корневой массы растений, продукты роющей деятельности
грызунов, функции подстилки лесных почв и др. Рассмотрение их может быть осуществлено как самостоятельной темы при разработке концепции биологического разнообразия почв.
Выводы
Концепция биологического разнообразия почв вступила в новую стадию развития количественной характеристики и выделения основных показателей и эволюционных рядов.
1. В основу создания эволюционных рядов выделены категории биологического разнообразия почв по показателям: продуктивности, гумусированности, плодородию, выполняемым функциям и пространственной неоднородности почвенного покрова. Категории отличаются физико-химическими, биологическими свойствами почв и динамикой изменения энергетических ресурсов растительного и животного мира.
2. Показатели продуктивности, гумусированности характеризуются сходной иерархией, отражая различия в свойствах генетических разностей почв. Нарастающая последовательность количественных признаков продуктивности и плодородия связана с повышением или понижением их роли в сохранении биоразнообразия почв. Механизм формирования биоразнообразия этих категорий связан с воспроизводством энергетических ресурсов и ограниченностью разнообразия почв. Совокупная приспособленность почвенных комплексов и их развитие на современном этапе определяется введением категорий, позволяющих контролировать формирование оптимальной продуктивности, гумусированности почв.
3. Оценка категорий биоразнообразия почв по плодородию является необходимым условием выявления степени обеспечения растений и их разнообразия элементами питания, воды и благоприятными воздушным, тепловым режимами. Биоразнообразие целинных почв определяется природными факторами, потенциал которых характеризуется естественным плодородием с признаками устойчивого, стабильного развития. Влияние антропогенного фактора приводит к образованию эффективного плодородия, создавая совместно с естественным биоразнообразием почв искусственное плодородие. Категории естественного и искусственного плодородия объединяют биоразнообразие почв, обладающих ресурсоведческим потенциалом.
4. Функциональное биоразнообразие почв приводит к дифференциации категорий глобального, биосферного и сельскохозяйственного направлений, представляющие основу создания энергетических ресурсов природных зон, жизненного пространства, накоплении элементов питания растений и определении структуры сообществ живых организмов. Создание оптимальных соотношений большого геологического и малого биологического круговоротов веществ и регулирование химического состава атмосферы и гидросферы осуществляются биосферными функциями биоразнообразия почв.
5. Установленное соотношение инвентаризационного и дифференцирующего биоразнообразия почв позволило определить переходные стадии от гомогенного к гетерогенному состояний с выделением: а-разнообразия биологического, генетического направления, Р-разнообразие ареального, пространственного, который включает изменения и происходящие в направлении и интенсивности воздействий факторов почвообразования. Изменение ареалов различных таксономических единиц в масштабе крупных регионов отражается у-разнообразием. Смена почвенных зон в системе горизонтальной и вертикальной зональности характеризуется т-разнообразием, обусловленного ведущей ролью климатических факторов.
6. Совокупность разных типов биоразнообразия почв позволяет объединить различия в рамке 2 групп: первое - основное и преобладающее в регионах Прикаспийской низменности биоразнообразие - увеличение контуров выделяемых классификационных единиц на разном таксономическом уровне; вторая - соподчиненная разнородность по количеству контуров почв одного классификационного уровня. При этом образуется контрастность, приводящая к образованию очень чувствительных почвенных ареалов на накопление биомассы и легкорастворимых солей. Поддержание биологического разнообразия почв всех категорий
осуществляется на генетической основе. Результаты, полученные по внутренней и пространственной организации и биогеоценотического уровня исследований, вносят определенный вклад в развитие концепции биологического разнообразия почв на современном этапе ее развития.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Гунин П.Д., Бажа С.Н., Данжалова Е.В., Церенханд Г., Дробышев Ю.Н. 2010. Современная структура и динамика растительных сообществ на южной границе степей Центральной Монголии // Аридные экосистемы. Т. 16, №2. С. 65-75. Добровольский Г.В. 1996. Значение почв в сохранении биологического разнообразия //
Почвоведение, №6. С. 694-699. Добровольский Г.В. 2011. Роль и значение почв в становлении и эволюции жизни на земле. Роль почвы в формировании и сохранении биологического разнообразия. Товарищество научных изданий КМК. С. 7-16. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. 1990. Функции почв в биосфере и экосистемах. М.: Наука. 260 с.
Залибеков З.Г., Баламирзоев М.А., Мирзоев Э.М.-Р., Бийболатова З.Д., Абдурашидова П.А. 2013. Дагестанское отделение общества почвоведов им В.В. Докучаева и его роль в развитии почвоведения // Аридные экосистемы. Т. 19, №1. С. 5-18. Залибеков З.Г., Черкашин В.И., Шахназарова А.Б. 2013. Влияние высотного положения и возраста геологических пород на формирование почвенного разнообразия Прикаспийской низменности // Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. №3. С. 67-74. Криволуцкий Д.А. 1994. Почвенная фауна в экологическом мониторинге. М.: Наука. 209 с. Онипченко В.Г. 2011. Роль почвы в формировании и сохранении биологического
разнообразия. Товарищество научных изданий КМК. С. 86-155. Опарин А.И. 1957. Возникновение жизни на земле. М. Изд. АН СССР. 204 с. Почвенная карта Российской Федерации и сопредельных государств. М-б 1:400000.
Федеральная служба геодезии и картографии РФ. М. 1995. Седельников В.П., Сергеев М.Г. 2004. Пространственно-временная структура и иерархия биоразнообразия: опыт формализации понятийно-терминологического аппарата // Сиб. экол. журнал. Т. 11, №5. С. 10-14. Стриганова Б.Р. 1996. Адаптивные стратегии освоения животными почвенного яруса //
Структурно-функциональная роль почвы в биосфере. М.: Геос. С. 135-143. Сушкина Н.Н., Цурюпа И.Г. 1973. Микрофлора и первичное почвообразование. Изд. МГУ. 158 с.
Чернов И.Ю. 2005. Широтно-зональные и пространственно-сукцессионные тренды в
распределении дрожжевых грибов // Журн. Общей биологии. Т. 66, №2. С. 123-135. Чернов И.Ю., Бобров А.А. 2011. Общие вопросы биоразнообразия почв. Сб. Роль почвы в формировании и сохранении биологического разнообразия. Товарищество научных изданий КМК. М. С. 16-23. Huqqeft R.J. 1975. Soil Landscapl systems and mjdel of soil. Leoderma. V. 15. №1. Oldeman L.R., Hakkeling R.T.A., Sombrek W.Z. 1992. World Map of the status human-induced soil degradation. JSRJC - UNEP, issue, 16.
THE CONCEPT OF SOILS' BIOLOGICAL DIVERSITY AND PRINCIPLE FEATURES
OF ITS CONTEMPORARY DEVELOPMENT
© 2014. Z.G. Zalibekov*, A.B. Biarslanov**, U.M. Galimova***
*Institute of geology of the Daghestan scientific center RAS Russia, 367024Makhachkala, Yaragskogo str., 75. E-mail: [email protected] **PreCaspian Institute of biological resources of the Daghestan scientific center RAS Russia, 367025Makhachkala, Gadjiev str.45 E-mail: [email protected] ***Dagestan State University, Russia, 367000, Makhachkala, Gadzhiev str., 43a. E-mail: [email protected]
The principle indexes of soils' biological diversity from the point of view of biogeocoenotic value of their role in biosphere are considered. The categories with determination of features of biological soils' diversity belonging to arid conditions biosphere functions were distinguished. The characteristics of biodiversity based on inner soils' features and spatial indexes were given first. Their parameters present the base of soils' diversity concept development and reflect principles of their development contemporary stage.
Keywords: biosphere, habitat, soils' biodiversity, soil habitat animals, arid conditions, categories, functions, aerials, biogeocoenotic level.
