CC BY
28УДК 631.4
DOI: 10.24412/cl-36359-2021-824-829
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЛАНДШАФТОВ ПРИРОДНЫХ ГЕОСИСТЕМ ЗАПОВЕДНИКА «ЧЕРНЫЕ ЗЕМЛИ» (ПО МАТЕРИАЛАМ ПОЛЕВЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ)
LANDSCAPES OF NATURE GEOSYSTEMS BASELINE OF NATURE RESERVE «BLACK LANDS» (ON THE MATERIALS OF FIELD-WORKS)
Н.Л. Федорова, С.С. Уланова
N.L. Fedorova, S.S. Ulanova
БНУ РК «Институт комплексных исследований аридных территорий», Элиста, Россия The Institute of Complex Research of Arid Areas, Elista, Russia
E-mail: bekeevan@yandex.ru,
Аннотация. В статье представлены результаты многолетних полевых исследований, проведенных на территории Государственного природного биосферного заповедника (ГПБЗ) «Черные Земли». В основе, составленной «Ландшафтной карты ГПБЗ «Черные Земли» (Федорова, Уланова и др.), было выделено 7 типов урочищ, где в пределах каждого типа урочища выполнено описание почвенных разностей и наиболее типичных фитоценозов.
Ключевые слова: природные геосистемы, растительное сообщество, тип урочища, заповедник «Черные земли».
Abstract. The article discusses field-work's results of years of study on area of Public nature biosphere reserve (PNBR) «Black Lands». In the «Mapping of landscape PNBR «Black Lands» (Fedorova, Ulanova, etc.) were distinguished 7 types of natural boundaries. Description of soil differences and typical plant formations are given in every type of natural boundary.
Keywords: natural landscapes, plant community, type of natural boundary, nature reserve «Black
Lands».
Район исследований - территория Государственного природного биосферного заповедника (ГПБЗ) «Черные Земли», расположенная в пустынной зоне Прикаспийской низменности, являющейся его основным участком. Площадь заповедной зоны - ядро ГПБЗ «Черные Земли», составляет 943,02 км2. Со времен образования заповедника (1990 г.) здесь запрещен любой вид хозяйственной деятельности. Участки заповедной зоны в прошлом относились к сильносбитым деградированным землям, возникшим в результате распашки. Позднее здесь проводили фитомелиоративные мероприятия, а именно закрепление подвижных развеваемых песков, коренное и поверхностное улучшение пастбищ. Основной участок заповедника, на территории которого проводились исследования, представляет собой слабоволнистую равнину, находящуюся ниже уровня моря (до -22 м). Зональным типом почв являются бурые пустынные почвы песчаного, супесчаного и легкосуглинистого состава. Характерны солончаки и солонцы. Большие площади занимают пески, разного генезиса. Гидрографическая сеть отсутствует.
В целях изучения ландшафтных геосистем и составления ландшафтной карты заповедника проведены геоботанические описания растительных сообществ.
Методика исследования. Исследования проводились в соответствии с поставленными задачами и состояли из нескольких последовательных этапов с использованием методов ГИС-технологий, дистанционного зондирования c применением ландшафтно-экологического подхода. Методика работы состояла из двух этапов: 1 - анализ и интегрирование различных типов данных, включающий сбор и анализ литературных и статистических данных,
картографических, аэро-, космических материалов с их пространственно-временной привязкой и выходными характеристиками; 2- полевой этап - проведение экспедиционных выездов на объект исследования с целью уточнения (дешифрирования) природных ландшафтных контуров по материалам дистанционного зондирования, которые состоялись в мае и сентябре 2019 года.
Совместно с сотрудниками заповедника осуществили полевые выезды (весенние, 2122.05.2019 г. и осенние, 24-25.09.2019 г.). Для охвата всей территории заповедника были сформированы две группы исследователей. Исследования проводили детально-маршрутным методом. Изучение ключевых участков включало: геоботаническое описание, отбор укосов на биологическую продуктивность, дешифрирование космических снимков на местности. Для определения видовой принадлежности растений исследуемых фитоценозов использовали ряд определителей высших сосудистых растений [1, 4, 7, 11-13]. Анализ жизненных форм растений основан на подходах И.Г. Серебрякова [6]. Латинские названия видов растений приведены по сводке С.К. Черепанова [14]. В результате проведенных исследований в 2019 г. нами было выполнено 95 геоботанических описаний с привязкой GPS координат, отобрано на биологическую продуктивность 89 укосов. В маршруте отмечено 142 точки GPS во всех контурах выделенных типах урочищ с названием описанных сообществ.
Во время камеральной обработки полевых материалов за период исследования 2019 г. было выполнено: определение 114 видов растений, относящихся к 26 семействам; определение воздушно-сухого веса 89 укосов производили в сушильном шкафу при t выше 100оС. Составлены гербарные листы 20 видов растений, которые были детерминированы сотрудниками научных учреждений: «ФГБОУ ВО КГУ им. Б. Б. Городовикова» (кафедра ботаники, зоологии и экологии) и «Главный ботанический сад им. Н.В. Цицина» (снс Степановой Н. Ю.).
По результатам многолетних полевых исследований (2003-2011 гг., 2019 г.) и обработки имеющегося картографического материала, материалов дистанционного зондирования 20182019 гг. была составлена «Ландшафтная карта природных геосистем ГПБЗ «Черные Земли», под редакцией д.б.н. И.Н. Сафроновой. Макет карты содержит 10 векторных слоев: слабоволнистая супесчаная равнина, волнистая песчаная равнина, мелкобугристые пески, среднебугристые пески, крупнобугристые пески, равнинные участки между песчаными буграми, очаги дефляции, водные объекты, населенные пункты, маршруты.
На основе камеральной обработки собранного полевого материала была создана База Данных природных геосистем заповедника «Черные земли». База данных разработана на основе таблиц в программе Ехсе1. Ядро базы данных составляют информационные объекты, отражающие состояние основных компонентов экосистем: почв и растительности с привязкой к основным выделенным ландшафтам. Географические координаты точек маршрутных наблюдений фиксировались с помощью прибора GPS Garmin-12 и заносились в Базу данных.
Результаты флористического анализа показали, что общее видовое богатство во флоре изучаемых ключевых участков на территории ГПБЗ «Черные земли» составило 114 видов высших цветковых растений, относящихся к 79 родам и 26 семействам. Наиболее многочисленными семействами являются Asteraceae (20,2%), Poaceae (17,5%), Chenopodiaceae (8,8%), Fabaceae (7,9%), Brassicaceae (7,0%), Boraginaceae (6,1%). Остальные семейства представлены от одного до трех видов растений. Данные семейства наиболее характерны для региональных флор Ирано-Туранской подобласти Сахаро-Гобийской пустынной области [2-3, 5]. Они играют важную роль в сложении пустынных сообществ на исследованной территории. Отмечено распространение монодоминантных сообществ, в состав которых входили 1-2 вида растений.
Анализ жизненных форм показал, что доминирующую роль во флоре исследуемых ключевых участков занимают однолетние и многолетние травы - 60 видов (52,5%) и 41 вид (36,0%) соответственно. Широкое распространение по всей территории заповедника травянистых форм объясняется тем, что растительный покров на большей части исследуемой территории находится на начальной стадии восстановления после уничтожения. Травянистые растений осваивают голые участки суши, заполняют межбугровые пространства бугристых песков.
Среди многолетников много плотнодерновинных злаков - житняк ломкий (Agropyron fragile), тырсик (Stipa sareptana), ковылок (S. lessingiana) и т. п., многолетних трав - ромашник тысячелистниковый (Tanacetum achilleifolium), а также эфемероидов - мятлик (Poa bulbosa), тюльпан Биберштейна (Tulipa biebersteiniana). Однолетники представлены растениями с разновременной вегетацией - ранне-весенними или эфемерами, весенне-летними, летне-осенними: солянкой сорной (Salsola tragus), бурачком пустынным (Alyssum desertorum), рогачом песчаным, эбелеком (Ceratocarpus arenarius), крестовником весенним (Senecio vernalis), пажитником пряморогим (Trigonella orthoceras), лагозерисом священным (Lagoseris sancta), неравноцветником кровельным (Anisantha tectorum), мортуком восточным (Eremopyrum orientale) и др. В прошлое десятилетие доминировали такие сорные однолетние виды, как дескурения Софьи (Descurainia sophia), гулявник Лoзеля (Sisymbrium loeselii), высота которых могла достигать 0,7-1,5 м [9].
На долю полукустарничков, насчитывающих 9 видов (3 вида рода Artemisia, 2 вида рода Astragalus, анабазис безлистный, итсегек (Anabasis aphylla), кохия простертая, прутняк (Kochia prostrata), верблюжья колючка обыкновенная (Alhagi pseudalhagi) приходится 7,9%.
Полукустарники представлены двумя видами (1,8%) - терескен обыкновенный (Krascheninnikovia ceratoides), полынь песчаная (Artemisia arenaria); кустарники - также двумя видами (1,8%) - астрагал астраханский (Astragalus astrachanicus), джузгун безлистный (Calligonum aphyllum).
Анализ видов растений по отношению к влаге позволил выделить ряд основных и промежуточных экологических типов. Большинство видов растений исследуемой флоры относится к ксерофитам - 46,5% (53 вида). Переходные типы (ксеромезофиты и мезоксерофиты) занимают 27,2% (31 вид) и 16,7% (19 видов) соответственно. Мезофиты представлены наименьшим количеством (11 видов) - 9,6%.
Среди полукустарников, отмеченных на территории исследования, практически, все являются ксерофитами: полынь песчаная (Artemisia arenaria), образует песчанополынные сообществах на грядово-бугристых песках; кустарник джузгун безлистный (Calligonum aphyllum) - эвксерофит, характеризуется способностью произрастать на подвижных песках, но в условиях ухудшения водного режима, а также возрастной особенности, наблюдается замедление ростовых процессов. Среди полукустарничков прутняк (Kochia prostrate) -эвксерофит, полынь австрийская (Artemisia austriaca), полынь Лерха (A. lerchiana) -эвриксерофиты.
Среди встреченных видов в описанных растительных сообществах наиболее многочисленную группу представляют многолетники - ксерофиты. В степной зоне они распространяются практически во всех местообитаниях, т. е. обладают широкой экологической амплитудой, а в пустынной, в зоне наших исследований, их амплитуда более узкая - они приурочены к определенному типу эдафических условий. Среди них эвксерофитами являются ковылок, житняк ломкий, ромашник и др. Эвриксерофитами являются колосняк кистистый, кияк (Leymus racemosus), осока уральская (Carex stenophylla) и др.
Небольшая группа однолетних и многолетних трав представлена мезофитами. Эвмезофиты - костёр растопыренный (Bromus squarrosus), лютик остроплодный (Ranunculus oxyspermus), подмаренник цепкий (Galium aparine). Большое количество видов является ксеромезофитами. Они приурочены к понижениям, склонам бугров, участвуют в разнотравно-злаковых, полынных сообществах: мятлик (Poa bulbosa), неравноцветник кровельный (Anisantha tectorum), зопник колючий (Phlomis pungens) и др.
На основе изученных сообществ, выявлено фитоценотическое разнообразие современного растительного покрова заповедника. Наибольшее распространение на исследованной территории имеют сообщества в группе формаций с доминированием плотнодерновинных злаков (житняк ломкий, тырсик, ковылок) и в группе формаций с доминированием однолетних трав (эбелек, курай). Наименьшую долю распространения занимают сообщества групп формаций с доминированием полукустарников терескена обыкновенного (Krasheninnikovia ceratoides), полыни песчаной (Artemisia arenaria) и полукустарничка полыни Лерха (A. lerchiana) (таблица 1).
Таблица 1.
Фитоценотическое разнообразие изученных сообществ в пределахГПБЗ «Черные земли»
№ п/п Формации Количество описаний
Полукустарниковые
1. Krasheninnikovia ceratoides (терескеновая) 1
2. Artemisia arenaria (песчанополынная) 2
Полукустарничковые
3. Artemisia lerchiana (лерхополынная) 3
Дерновиннозлаковые
4. Agropyron fragile (житняковая) 13
5. Stipa sareptana (тырсиковая) 29
6. Stipa lessingiana (ковылковая) 7
7. Poa bulbosa (мятликовая) 3
Корневищные злаки
8. Leymus racemosus (кияковая) 2
Осоковые
9. Carex stenophylla (осоковая) 1
Многолетнеразнотравные
10. Gypsophila paniculata (качимовая) 3
11. Falcaria vulgaris (резаковая) 1
Однолетниковые
12. Anisantha tectorum (костровая) 3
13. Alyssum desertorum (бурачковая) 3
14. Ceratocarpus arenarius (эбелековая) 12
15. Lagoseris sancta (лагозерисовая) 1
16. Salsola tragus (кураевая) 11
Итого: 95
За 30-ти летний период заповедного режима происходит восстановление уничтоженного раннее растительного покрова. Из-за частых пожаров оно идет медленно и до сих пор находится в стадии однолетних (главным образом, рудеральных) растений (много представителей семейства Brassicaceae) и дерновинных злаков: ковыль сарептский, тырсик (Stipa sareptana), ковыль Лессинга, ковылок (S. lessingiana), которые активно захватывают свободные территории.
В ходе исследований было установлено, что, несмотря на расположение изучаемой территории в зоне прикаспийских пустынь с доминированием в них лерхополынников (Artemisia lerchiana) в разнообразных местообитаниях, в том числе и на песках, и на супесчаных и песчаных почвах, в заповеднике за 30 лет охранного режима лерхополынные сообщества распространены незначительно. Как и в период 2009-2011 гг. исследований [8-10] на месте лерхополынных пустынь (на ключевых участках) мы наблюдаем распространение злаковых и эфемеровых сообществ.
Заключение. В результате проведенных исследований получено представление о современном состоянии ландшафтов заповедника, его флористическом и фитоценотическом разнообразии.
Территория заповедника относится к Прикаспийской провинции (северо-западной части Прикаспийской низменности), Центральному ландшафту (позднехвалынская морская аккумулятивная терраса), местность - район развития дефляционных и локальных песчаных массивов. Согласно выполненному исследованию современные ландшафты заповедника состоят из 7 типов урочищ: слабоволнистая супесчаная равнина, волнистая песчаная равнина,
мелкобугристые пески, среднебугристые пески, крупнобугристые пески, равнинные участки между песчаными буграми, очаги дефляции. Каждому типу урочищ дана характеристика с описанием занимаемой площади, почвенных разностей, доминирующих формаций и наиболее типичных растительных сообществ.
Преобладающая часть заповедника занята мелкобугристыми и среднебугристыми песками (488,4 км2) и песчаными и супесчаными равнинами (298,3 км2). Площадь активных очагов опустынивания по результатам анализа ретроспективной и актуальной космической информации значительно уменьшилась: с 239,6 км2 (1993 г.) и 6,85 км2 (2011 г.) до 1,3 км2 (2019 г.). Увеличение площади заросших песков связано с активным восстановлением растительности в заповедной зоне. Однако, восстановление растительного покрова произошло за счет массового распространения рудеральных видов, которые активно захватывают свободные территории и задерживают распространение зональной растительности.
Видовое богатство флоры изучаемых ключевых участков на территории ГПБЗ «Черные земли» составило 114 видов высших цветковых растений, относящихся к 79 родам и 26 семействам. Наиболее многочисленными семействами являются Asteraceae (20,2%), Роасеае (17,5%), Chenopodiaceae (8,8%), Fabaceae (7,9%), Brassicaceae (7,0%), Boraginaceae (6,1%). Анализ жизненных форм показал, что доминирующую роль во флоре исследуемых ключевых участков занимают однолетние и многолетние травы - 60 видов (52,5%) и 41 вид (36,0%) соответственно.
Современный статус растительного покрова заповедника «Черные земли» представляет собой динамически неустойчивое образование переходного состояния пустынных экосистем, при котором характер сукцессий зависит от комплекса природных и антропогенных факторов.
Список литературы
1. Косенко И.С. Определитель высших растений Северо-Западного Кавказа и Предкавказья. М.: Колос, 1970. 615 с.
2. Лавренко Е.М. Зональное и провинциальное ботанико-географическое разделение Европейской части СССР // Известия Всесоюзн. Геогр. общ. 1976. Т. 108 №. 6 С. 469-483.
3. Лавренко Е.М. Провинциальное разделение Центрально-азиатской и Ирано-Туранской подобластей Афро-Азиатской пустынной области // Ботанический журнал. 1965. Т. 50, № 1. С. 315.
4. Маевский П.Ф. Флора средней полосы европейской части России. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2006. 600 с.
5. Сафронова И.Н. Фитоэкологическое картографирование Северного Прикаспия // Геоботаническое картографирование 2001-2002. СПб., 2002. С. 44-65.
6. Серебряков И.Г. Экологическая морфология растений. Жизненные формы покрытосеменных и хвойных. М.: Высшая школа, 1962. 378 с
7. Станков С.С., Талиев В.И. Определитель высших растений Европейской части СССР. 2 изд. М.: Советская наука, 1957. 741 с.
8. Федорова Н.Л. Современное состояние пастбищных экосистем на опустыненных территориях биосферного заповедника «Черные земли»: проблема сохранения биоразнообразия // Степи Северной Евразии: Материалы V междунар. симпоз. Оренбург, 2009. Т. 1. С.682-684.
9. Федорова Н.Л. Ботаническое разнообразие прикаспийских пустынь в пределах региона Черных земель // Вестник института: науч. изд. / правительство Респ. Калмыкия, ИКИАТ. 2011. №1. С. 108-116
10. Федорова Н.Л. Структура и динамика естественных экосистем и их компонентов в государственном природном биосферном заповеднике «Черные земли»: автореф. дис. ... канд. биол. наук / Наталья Лиджиевна Федорова. Саратов, 2012. 19 с.
11. Флора Нижнего Поволжья. Т. 1. / под общ. ред. А.К. Скворцов. М.: Т-во научных изданий КМК, 2006. 435 с.
12. Флора Нижнего Поволжья. Т.2, часть 1. Раздельнолепестные двудольные цветковые растения ^аНсасеае - Droseraceae) / отв. ред. Н.М. Решетникова; ГБС им. Н.В. Цицина РАН. М.: Т-во научных изданий КМК, 2018. 497 с.
13. Флора Нижнего Поволжья. Т.2, часть 2. Раздельнолепестные двудольные цветковые растения (Crassulaceae - Comaceae) / отв. ред. Н.М. Решетникова; ГБС им. Н.В. Цицина РАН. М.: Т-во научных изданий КМК, 2018. 519 с.
14. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР). Л.: Наука, 1995. 990 с.
