CC BY
82
АРИДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ, 2007, том 13, № 33-34
СИСТЕМНОЕ ИЗУЧЕНИЕ АРИДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ
УДК 574.9
СОВРЕМЕННЫЙ ГИДРОМОРФИЗМ: ПРОЦЕССЫ, ФОРМЫ ПРОЯВЛЕНИЯ, ПРИЗНАКИ В ЭКОСИСТЕМАХ1
© 2007 г. Н.М. Новикова*, О.Г. Назаренко**
*Институт водных проблем Российской академии наук 119333 Москва ГСП-1, ул. Губкина, 3, novikova(a),aqua. laser, ru **Донской государственный аграрный университет, 334090 пос. Персиановка Ростовской области, [email protected]
Реферат. Дано определение «современного гидроморфизма» как природно - антропогенного явления, рассмотрены причинно-следственные связи, обусловливающие его возникновение, основные формы и диагностические признаки в почвах и растительности. Ключевые слова: переувлажнение, засоление, почвы, растительность, индикаторы.
Хозяйственная деятельность человека и современные флуктуации климата стали причиной широкомасштабного изменения водного режима территорий и, как следствие, гидрогенной трансформации структуры, функционирования и компонентного состава не только гидроморфных, но и автоморфных ландшафтов. Наибольшее распространение эти процессы получили на юге европейской части России, в лесостепной и степной зонах. Это явление гидрогенной трансформации ландшафтов получило название «неогидроморфизм» или «современный гидроморфизм» (Назаренко, 2002). Развитие современного гидроморфизма приняло столь широкие масштабы, что некоторыми исследователями оценивается как национальное бедствие для нашей страны «...поскольку засоление и деградация распространяются на многие миллионы гектар ценнейших черноземных и других плодородных почв» (Зайдельман и др., 1998, с. 25). К настоящему времени явлением переувлажнения и подтопления на юге России охвачено около 9 млн. га, в том числе 5 млн. га сельскохозяйственных угодий (Гос. доклад...., 1999).
Исторически сложилось так, что наибольшее внимание к явлению неогидроморфизма проявили исследователи - почвоведы. Именно в рамках почвоведения первоначально сформировалось представление о многоликости современного гидроморфизма и было дано ему определение как процессу переувлажнения почв (Назаренко, 2002), но затем это явление стали рассматривать шире, как процесс гидрогенной трансформации ландшафтов и внутри них анализировать изменение компонентного состава (почв, растительности, животного населения и др.) и гидроморфных ПТК (Назаренко и др., 2000; Волкова, Назаренко, 2005; Волкова и др., 2005). Но к настоящему времени представления об особенностях водного режима, структуре, растительности гидроморфных ПТК разработаны намного слабее, чем о почвах. В связи с этим целью настоящей работы является рассмотрение причин, основных процессов современной гидрогенной трансформации ландшафтов или их морфологической структуры, компонентного состава и установление диагностических признаков.
Региональные изменения водного режима в степной зоне и реакции экосистем. Разрозненные исследования, выполненные разными авторами в лесостепной и степной зоне, позволяют проследить всю цепочку изменения водного режима экосистем в разных
ландшафтных позициях. Основной причиной развития процессов современного возрастания
1 Работа выполнена при финансовой поддержке проекта РФФИ № 06-05-64159
влагообеспеченности территорий в региональном масштабе в степной зоне на юге России, в первую очередь, следует считать климатические изменения. Ряд исследователей (Антропогенные воздействия ..., 2003; Золотокрылин и др., 2006; 2007) свидетельствуют о росте атмосферных осадков и потеплении климата в XX и начале XXI столетий. Анализ данных многих метеостанции на Юге России (Кузьмина, 2007 и др.), выявил устойчивую вековую региональную тенденцию к росту или перераспределению температур и атмосферных осадков в сторону их увеличения в зимний период в лесостепной и степной зонах России, что обусловило изменение водного режима ландшафтов на плакорах, и, в свою очередь, стало причиной изменения режима речного стока и водного режима ландшафтов пойм (Антропогенные воздействия... 2003 и др.).
Внутригодовое перераспределение стока со значительным усилением его роли в холодное время года обусловило изменение соотношения поверхностного и подземного стока на плакорах. Так, в Каменной Степи, располагающейся в лесостепной зоне, среднегодовой слой стока, составлявший до конца 80-х годов XX в. 29.8 мм, в последнее десятилетие увеличился почти на 30% по сравнению с предыдущим периодом наблюдений. В то же время поверхностный сток за весенний период уменьшился на 20%, а сток в зимнюю межень увеличился более чем в 4 раза (с 3.8 мм до 16.6 мм; Голубаш, Сенцова, 2006).
Отмеченное рядом авторов возрастание в зимний период осадков и температур или их перераспределение в течение года стало причиной увеличения питания и подъема грунтовых вод. Это явление отмечается в пределах Волго-Донского междуречья (Ростовская область; Назаренко, 2006). Подъем уровня грунтовых вод с 50-х годов XX века со средней скоростью 11 см в год отмечается также и на Прикаспийской низменности, на левобережье Волги (Джаныбекский стационар; Соколова и др., 2001). В настоящее время грунтовые воды там фиксируются на глубине 4-5 м от поверхности, в то время как граница капиллярной каймы поднялась до глубины 2 м. В солонцовом комплексе идут сложные процессы выравнивания водно-солевого режима. В то время как в растительном покрове преобладают процессы «остепнения» - сглаживания различий видового состава на разных элементах микрорельефа за счет расширения позиций степных видов (типчака, ковылей, остреца), в почвенном покрове и грунтовых водах происходит возрастание содержания солей и их токсичности в ранее не засоленных почвах микропонижений и повышении минерализации грунтовых вод под ними (Новикова и др., 2004; Соколова и др., 2001).
В масштабе крупного региона степных, южнотаежных и подтаежных ландшафтов Русской равнины по мнению H.A. Золотокрылина (Золотокрылин и др., 2006) активизация глобального потепления в 1991-2001 гг. не внесла существенного изменения в зональное распределение тепла и влаги, но выявлено слабое улучшение гидротермических условий вегетации, способствовавшее увеличению продуктивности экосистем. Эта ответная реакция экосистем на увеличение влагообеспеченности, приобрела региональный масштаб. Явление увеличения ежегодных запасов зеленой массы растений было прослежено на территории Калмыкии А.Н. Золотокрылиным (2006) на основании показателя NDVI. По его данным там, начиная с конца 70-х годов идет повышение продукционного процесса в растительности, несмотря на продолжающийся сильный пастбищный пресс. Иными словами, природные процессы роста увлажнения в опустыненной степи не только компенсировали негативное воздействие выпаса на растительность в 80-х годах прошлого века, но и превзошли их.
Аналогичные процессы зарегистрированы на территории опустыненных степей Волго-Уральского междуречья в Саратовской области (Опарин, 2007). Рост влагообеспеченности здесь в конце XX - начале XXI вв. совпал по времени со снижением сельскохозяйственного пресса: переходом более 33% пахотных земель в категорию залежи, и снижением пастбищной нагрузки до 0.7 условной головы овцы на 1 га пастбищ. Это способствовало развитию демутационных процессов в растительности на залежи и заброшенных пастбищах, и
способствовало росту богатства и разнообразия биоты как за счет расселения местных видов, так и благодаря возросшей возможности проникновения видов лесного фаунистического комплекса с севера из-за увеличения осадков, и представителей пустынного мезофильного комплекса в связи с потеплением зим и снижения их снежности.
Современные природные климатические изменения наложились на широкомасштабные антропогенные преобразования водного режима лесостепных и степных территорий и в определенных ландшафтных условиях способствовали возникновению новых очагов или усилению существующего гидроморфизма. Причинно-следственные связи (рис. 1), обусловливающие возникновение и развитие современного гидроморфизма под влиянием человека могут быть представлены в виде блок-схемы, отражающей причину - различные виды хозяйственной деятельности, выступающие в виде ведущего фактора (на схеме - агенты), обусловленные ими процессы - переувлажнение, развитие современного гидроморфизма, засоление, деградация земель и результат их воздействия - различные варианты формирующихся вторично гидроморфных ландшафтных комплексов (ПТК).
СОВРЕМЕННЫЙ ГИДРОМОРФИЗМ НА ЮГЕ РОССИИ
АГЕНТЫ
ПРОЦЕССЫ
заливание, подъем грунтовых вод, подтопление, вторичное засоление, размыв грунтов
локальное скопление вод в зоне аэрации, переувлажнение и засоление почв, подъем унтовых вод_
ЯВЛЕНИЕ: СОВРЕМЕННЫЙ ГИДРОМОРФИЗМ ГИ Д РОМ ОРФНЫЕ ЛАНДШАФТНЫЕ КОМПЛЕКСЫ
Ирригационные
Экотонные системы на нобер ежьяк
У рбо ландшаф ты
«Мочарные» ландшафты на нлакорах и склонах
Рис. 1. Причинно-следственные связи формирования природных комплексов в условиях переувлажнения. Fig. 1. Relationships of cause and effect of formation of natural complexes in conditions of overmoisterning.
Несмотря на различные ландшафтные условия и причины, провоцирующие развитие гидроморфных ПТК, процессы неспецифичны - они развиваются по природному типу. В связи с тем, что они обусловливают изменение свойств природных комплексов в неблагоприятную для человека сторону, необходимо установление стадийности их развития, и выявление диагностических признаков как в растительности, так и в почвах. Проведенные исследования в очагах локального переувлажнения и на побережьях водоемов на юге России позволили нам установить их в условиях конкретных ландшафтов.
Процессы переувлажнения локального масштаба в богарных автоморфных агроландшафтах. На фоне региональных процессов трансформации биоты, способствующих в целом активизации восстановительных процессов в биокомплексах, нарушенных землепользованием, которые можно оценить как положительное явление,
получили развитие и процессы, которые следует идентифицировать с позиций землепользования как негативные, снижающие природный потенциал территорий. Они проявляются локально, в особых ландшафтно-экологических условиях. К их числу можно
отнести явление локального переувлажнения в агроландшафтах, не имеющих связи с гидрографической сетью, урбанизированными территориями или ирригационными системами. ПТК, развивающиеся в подобных условиях, часто называют «мочарными» или «мочарами» (Сувак и др., 1976) и относят к группе агроландшафтного богарного неогидроморфизма (Назаренко, 2002). Распашка территорий, использование однолетних культур и агротехнические приемы, направленные на перевод поверхностного стока во внутрипочвенный и запасание влаги в почвах лесостепных и степных регионов нередко становятся причиной повышения грунтовых вод или появления верховодки. Эти процессы усиливаются при соответствующих изменениях климата. По наблюдениям авторов в 1997-2006 гг. в пределах юго-восточной окраины Донецкого кряжа, основываясь на данных, полученных на 58 обследованных участках очагов локального переувлажнения на плакорах, выявлена зависимость изменения площади переувлажнения земель от отклонения осадков конкретного года от среднемноголетней суммы за период с ноября по май. Так, при обеспеченности осадков Р>75% наблюдается максимум площадей переувлажненных земель, при Р<25% - минимум (Волкова, Назаренко, 2005).
В подобных условиях локального переувлажнения в агроценозах возникают участки, занятые сорнотравьем. Наблюдения, проведенные на 6 соседствующих площадках с различными растительными сообществами в периоды с максимальными и минимальными запасами влаги (в мае и августе) показали, что распределение растительности внутри переувлажненных ПТК имеет неслучайный характер. Во все сроки периода отборов наибольший запас почвенной влаги находится под тростниковыми сообществами (Phragmites australis, рис. 2, точки «б» и «в»), в центре переувлажненного участка. Меньший запас характерен для почв окружающих их участков, на которых формируются сообщества с доминированием пырея ползучего (Elytrigia repens, рис. 2, точка «д»). Еще более низкие показатели обнаруживаются в зоне перехода очага переувлажнения к выращиваемым культурам с преобладанием бодяка и дурнишника (Cirsium arvense, Xanthium strumarium, рис. 2, точки а, е).
В связи с тем, что грунтовые воды в исследованных очагах переувлажнения содержат легко растворимые соли, происходит вторичное засоление почв сульфатного, хлоридно-сульфатного, сульфатно-хлоридного кальциево-магниево-натриевого состава. Растительные сообщества отражают и солевой состав почв. На основе собранных данных был проведен анализ тесноты экологических связей, или частоты встреч видов (процент от количества описаний на данном варианте почв), что является характеристикой "верности индикатора". В итоге была определена возможность использования того или иного вида в качестве показателя степени засоления почв. Были выделены следующие градации значения частоты встреч видов: сомнительный индикатор - от 60% до 74%; удовлетворительный - от 75% до 89%; верный - более 90%; бсолютный индикатор -100%. В тех ситуациях, когда частота встреч вида в определенных условиях превышала 60%, данный вид принимался в качестве индикатора (табл. 1, 2).
Так, виды Artemisia austriaca и Tripolium pannonicum можно назвать маркерами черноземов обыкновенных солончаковых сильно засоленных (частота встреч составила 80% и 100% соответственно). Phragmites australis наиболее часто встречается на почвах с признаками периодического слабого оглеения в нижней части пахотного слоя (67%). Тесной связи тростника с определенной степенью засоления черноземов не выявлено. Отмечено лишь снижение доминантной роли вида на фоне уменьшения почвенного засоления в местах его произрастания. Lappula squarrosa маркирует солончаковые слабозасоленные почвы (86%). Sinapis arvensis приурочен к глубокосолончаковатым слабозасоленным почвам (71.4%), Thlaspi arvense - солончаковые слабозасоленные почвы (86%), Veronica agrestis - незасоленные (66.7%) и солончаковатые слабозасоленные (67%) черноземы. Lactuca serriola можно назвать удовлетворительным индикатором глубокосолончаковатых слабозасоленных почв.
расстояние вдоль трансекты, м
-0-100 см -А- 0-1 50 см
40 бО 80 1 ОО
расстояние вдоль трансекты, м - 0-1 ОО см -А-0-150 см
120 140
-0-200 см
Б
Рис. 2. Изменение весеннего (А) и иозднелетнего (Б) запаса влаги в почвах под разными видами растений вдоль трансекты в слоях разной мощности на ключевом участке. Условные обозначения: сообщества с доминированием: а - дурнишника обыкновенного (Xanthium albinum); б- тростника обыкновенного (Phragmites australis); в- тростника обыкновенного и пырея ползучего (Elytrigia repens); г- астры солончаковой (Tripolium pannonicum); д- пырея ползучего; е- бодяка обыкновенного (Cirsium arvense). Fig. 2. Change of a spring (A) and a late summer (Б) moisture in soils under different plant species in different depth. Symbols: communities with domination species.
Черноземы обыкновенные среднезасоленные маркируются (табл. 2) сообществами с доминированием астры солончаковой (82%), а также лебеды продолговатолистной (100%). Удовлетворительными индикаторами незаселенных почв оказались такие степные виды, как Coronilla scorpioides, Euphorbia volhynica, Salvia verticillata. Эти участки часто становятся очагами расселения карантинных сорняков, таких, как виды амброзий и др. (Новикова и др., 2002).
Среди видов растений, произрастающих на участке, имеющих широкую экологическую амплитуду и встреченных на всех почвенных вариантах с разной частотой и обилием, можно назвать: Ambrosia artemisifolia, Convolvulus arvensis, Elytrigia repens, Lactuca tatarica, Lappula squarrosa, Melilotus officinalis, Thesium linifolium, Daucus carota.
Таблица 1. Сопряженность видов (%) травянистых растений с условиями засоления почв. Table 1. Interlinks (%) of grassy plant species with the depth of layer of dissolved salts in soils.
Вид Динамические варианты почв по засолению
солончаковые сильно засоленные солончаковые слабо засоленные глубоко солончаковатые слабо засоленные
Artemisia austriaca 80
Tripolium pannonicum 100
Lappula squarrosa 86
Puccinellia distans 60
Thlaspi arvense 86
Artemisia absinthium 78
Sinapis arvense 71
Lactuca serriola 88
Таблица 2. Сопряженность видов (%) со степенью засоления почв. Table 2. Interlinks (%) of grassy plant species with amount of salts in soils.
Вид Степень засоления черноземов обыкновенных
незасоленные слабо засоленные средне засоленные
Tripolium pannonicum 82
Coronilla scorpioides 60
Lactuca tatarica 67
Senecio vernalis 67
Cichorium intybus 69
Euphorbia volhynica 80
Salvia verticillata 80
Sonchys arvensis 82
Atriplex oblongifolia 100
Растительность более быстро реагирует на изменения водного и солевого режимов почв и в агроландшафтах каждый год практически не остается видов-реликтов предшествующих стадий за исключением очагов сильного переувлажнения, не используемых под пашню. В то же время почвы, как более консервативный компонент экосистем, изменяются существенно медленней и долгое время сохраняют «память» о следах гидроморфизма, если они таковой переживали. Для обследованной территории Восточного Донбасса предложен следующий подход к характеристике морфологических признаков почв, обеспечивающий оценку степени их гидрогенной трансформации (Назаренко, 2002): при наличии признаков гидроморфизма в почвенном профиле, с 25% долей ошибки, почву с мощностью гумусового горизонта более 100 см и интенсивным черным оттенком верхней толщи и сизоватостью тонов, нужно рассматривать как исходно полугидроморфную. Наличие кротовин на глубине более 150 см говорит об исходно автоморфном режиме почв. Палевость, размытость карбонатов могут свидетельствовать о прохождении стадии гидроморфизма. Судить о современности или наследуемости этих признаков нужно в сочетании с другими факторами. Современное переувлажнение исходно автоморфных почв способствует редукции гидроокислов железа, появлению солевых выцветов и гипсовых новообразований при сульфатном засолении почвенно-грунтовых вод, формированию более темной окраски верхней гумусовой толщи.
Изменение водного режима ландшафтов и трансформация экосистем под влиянием водохранилищ. Процессы формирования гидроморфных природных комплексов на побережьях водохранилищ вследствие подтопления наиболее полно изучены на водоемах таежной зоны (Вендров, Дьяконов, 1976; Емельянов, 2007 и др.). Для изучения «водохранилищного» гидроморфизма - одного из наиболее широко распространенных типов современного гидроморфизма на юге России, были проведены полевые исследования в различных ландшафтных условиях экотонной зоны «вода-суша» на Цимлянском, Пролетарском
и Веселовском водохранилищах в степных районах Волгоградской и Ростовской областей. Исследования показали, что в зоне гидрологического воздействия (заливание и близко залегающие к поверхности грунтовые воды), наблюдается смена степной растительности на луговую, почвы формируются также луговые. В зоне гидрогеологического влияния, которая наиболее выражена на Веселовском водохранилище, вследствие подпора сильно засоленных грунтовых вод, создаваемого водохранилищем, широкое развитие получило засоление почв, вплоть до формирования мокрых солончаков, на расстоянии от 50 до 500 м от уреза воды в летний период. На разнообразии растительности сказывается множество факторов: характер и степень заливания, глубина залегания грунтовых вод, засоление почв, положение - крутизна склонов, отсутствие волноприбойных обрывов и др. На Цимлянском водохранилище в условиях заливания распространены луговые и древесные сообщества - ивово-тополевые, ветловые, аморфово-ясеневые (Балюк и др., 2007). На Веселовском и Пролетарском - тростниковые и лугово-солончаковые.
Существенный вклад в познание процессов формирования природных комплексов на побережьях искусственных водоемов внесли исследования С.С. Улановой (Новикова и др., 2006; Новикова, Уланова, 2007) в Калмыкии. Все рассмотренные водоемы относительно невелики. Воды в них засоленные и сильно засоленные. Средние многолетние значения колеблются от 1.7 до 10.5 г/л. От весны к концу лета минерализация вод водоемов возрастает. Динамика уровня водоемов в большинстве случаев зависит от водности года и от антропогенного фактора (времени сброса и подачи воды). Питание большей части водоемов атмосферное, этим можно объяснить наличие тесной связи с коэффициентом корреляции равным +0.8 между площадью водных объектов и их минерализацией. Близкое залегание (1.5-2 м) на побережье сильно минерализованных (7.7-65.9 г/л) грунтовых вод в условиях аридного климата является причиной засоления почв побережий водоемов. Засоление почв изменяется от 0.04 до 5.9%. На участках весеннего заливания оно преимущественно приповерхностное (0-10 см), что является следствием выпотного режима. На не заливаемых участках с близкими грунтовыми водами засоленным оказывается весь почвенный профиль до грунтовых вод. Коэффициент корреляции минерализации вод изучаемых объектов и засоления почв составляет +0.7.
Следствием этого является доминирование галофильной растительности, которая имеет проективное покрытие от 20% до 100%. Границы заливания маркируются полосами тамарикса: нижняя вдольбереговая граница (у уреза воды) сомкнута, преимущественно представлена подростом тамариксов, верхняя - прерывистая, - старыми экземплярами. Общее число видов достаточно велико (46), преобладают виды - галофиты и фреатофиты. Биологическая продуктивность растительности максимальная на побережье (Уланова, 2003). При создании водохранилища участки затопленной поймы часто превращаются в острова. Водный режим ландшафтов, сформировавшихся на их побережьях определяется режимом изменения уровня водохранилища. Представление о направлении и скорости развития этих процессов и динамике наиболее подвижного компонента экосистем -орнитокомплексах, дает исследование, выполненное И.Б. Шаповаловой (Шаповалова, Завьялов, 2007).
современный гидроморфизм
75
/N
Halimocnemis sclerosperma Halocnemum strobüaceum
■
" Haüniione pedunculata
с я
Climacoptera crassa
• a Aeluropus littoralis
■
Haüniione verrucifera Tamarix ramo sis sima
■
Phragmites austraüs
Alhagi pseudalhagi
Puccinelia gigantea Suae da acuminata Artemisia s anionic a
• e " • Salsola dendroides
Chenopodium polysjsermum• Elaeagnus angustifolia
Calamagrostis epigeios • Artemisia lerchiana
0,5
1,5
2,5
3,5
M B, M
Рис. 3. Ординация растительных сообществ, встреченных на побережье искусственных водоемов Калмыкии по засолению и глубине залегания грунтовых вод (Уланова, 2003).
Fig. 3. Ordination of the plant communities at the coasts of artificial reservoirs of Kalmykia within scales of soils salinization and ground water depths (Ulanova, 2003).
Обследование птичьего населения островов, сформировавшихся в средней части Волгоградского водохранилища на месте затопленной поймы в течение ряда лет, показало, что в результате создания и функционирования водохранилища в орнитокомплексе островов, возникших на месте затопленной поймы, видовое разнообразие пойменных экосистем изменилось за счет исчезновения некоторых лесных видов и видов открытых пространств, и увеличения разнообразия птиц околоводного комплекса. Современный видовой состав гнездящихся птиц стабилен по годам. Его разногодичные колебания не превышают 10% общей численности и видового состава, что свидетельствует о том, что через 50 лет после создания водохранилища на островах сложился свой орнитокомплекс, адаптированный к водному режиму вновь созданного водоема. Состав и экологическая структура населения птиц обнаруживают определенную связь с экотонной структурой ландшафтов островов (рис. 4). По результатам кластерного анализа (рис. 4) можно сказать, что население птиц отражает особенность биотопов по длительности заливания. Так, по сходству их видового состава выделяются две большие группы биотопов: I - биотопы1, 2 и 4 и II - биотопы 3, 7 и 5, 6 -имеющие между собой 18 % сходства, а внутри групп 28% и 31% соответственно. В первой группе доминируют виды лимнофильной экологической группы (птицы болотно-околоводного комплекса, а во второй - виды, экологически мало приспособленные к пойменному режиму,. При более детальном рассмотрении видового сходства внутри больших групп, установлено, что наиболее близкими по видовому составу оказались орнитокомплексы трех биотопов: 1 и 2 -53% сходства; 3 и 7 - 43% сходства; 5 и 6 - 49% сходства. Близкое сходство видового состава населения птиц внутри этих групп можно объяснить более близкими условиями для гнездования и обитания: первую группу представляют водные и околоводные птицы; вторую -кампофильные виды (серая куропатка, луговой чекан, чернолобый сорокопут, жулан или варакушка, тростниковая овсянка, садовая камышевка) и третью группу представляют виды лесных биотопов, сходные по способу гнездования и добывания корма: дуплогнёздники, кронники, кустогнёздники и наземногнездящиеся виды.
40 _
30
20
10 _3_
Рис. 4. Дендрограмма видового сходства орнитофауны различных биотопов экотонной системы на островах Волгоградского водохранилища в его средней части. (По Шаповалова, Завьялов, 2007). Виды, обитающие в биотопах: 1 - открытого водоема (глубины более 2,5 м); 2 - прибрежных тростниково-ивовых зарослях (зона суточных колебаний уровня воды до 20 см) -); 3 - заливной луг, лугово-кустарниковые сообщества (зона ежегодного подтопления); 4 - осокорево-вязовых лесов (зона заливания в годы максимальной водности); 5 - суходольных лоховых лесов, лесных колков и их опушек (незаливаемый биотоп); 6 - суходольные луга (незаливаемый биотоп). Fig. 4. Graf of similarity of the bird species of the different biotopes of ecotone system on islands of the Volgograd water basin in its middle part :open water (depth >2,5 m); 2 - reed -willow communities (daily change of the water level - close to 20 cm); 3 -wet flooded meadow (every year flooded); 4 - Poplar -elm forest (flooded only in wet years); 5 - Elaeagnus forests combined with dry meadow (non flooded) .
Большинство лесных видов используют открытые пространства для поиска корма. Всё это свидетельствует о том, что большинство видов как второй, так третьей группы нуждаются в комплексе разного рода биотопов, как открытых пространств, так и густых зарослей леса. Ещё дальше от объединены^ второй и третьей групп по степени сходства отстоит первая основная группа и группа птиц береговых обрывов и пляжей, которые, в свою очередь, сходны между собой только на 18%. Вероятно потому, что представители склерофильной группы часто используют луго-степной и лесной комплексы как место для питания и укрытия от хищников. Таким образом, видовой состав орнитокомплексов также может быть индикатором динамических процессов в экосистемах.
Зоны сработки водохранилища испытывают наиболее контрастные смены увлажнения, не имеющие аналогов в природе. Они ежегодно от 6 до 10 месяцев находятся под водой. Обследование Краснодарского водохранилища показало, что в период с июня по ноябрь отметки уровня воды опускаются на 4 м и постепенно выходят на дневную поверхность из-под воды все новые участки дна водохранилища. При этом вблизи берегового обрыва, где территория освобождается от воды в июне, высота ив и проективное покрытие травяного покрова достигают максимальных значений (18 м и 100% соответственно). В то же время участки суши, освободившиеся от воды в августе-сентябре, заселяются единичными пионерными видами. Наиболее широко распространены Xanthium albinum, Abutilón teophrasti, Crypsis shoenoides, Bolboshoenus maritimus. На остальной территории господствуют низкорослые ивы, высота и густота которых повышается от уреза воды в сторону коренного берега. На этих участках ведется любительское рыболовство в период их обводнения и охота за птицей и зверями - в период обнажения.
Эстуарии подтопленных речных долин на водохранилищах занимают обширные площади. Они также к концу лета освобождаются от воды, но представляют собой топкие болотистые ландшафтные комплексы с клубнекамышом морским (Bolboshoenus maritimus), образующим
фон и рогозом длиннолистным (Typha angustifolia), маркирующим русловые протоки. Эти участки не имеют никакого хозяйственного использования.
Изменению водного режима пойм рек в нижних бьефах гидроузлов посвящено значительное число исследований (Бармин и др., 2004; Балюк, 2005 и др.). Здесь процессы трансформации экосистем связаны с градиентами высоты над урезом воды в реке в межень: наиболее возвышенные участки рельефа - прирусловые валы, гривы и самые гипсометрически низко расположенные участки поймы - прирусловая пойма, межрусловые понижения, -испытывают наиболее сильное воздействие измененного режима увлажнения. Первые выходят из-под ежегодного заливания и нередко теряют связь с грунтовыми водами. Вторые, наоборот, подвергаются более длительному, чем прежде, заливанию. В итоге на повышениях развиваются процессы остепнения, а на прирусловой пойме и межрусловых понижениях рельефа -заболачивание. Это находит выражение как в растительности, так и в почвах и легко индицируется.
Создание на реках низконапорных гидротехнических сооружений, спрямление русел, как показали исследования Ж.В. Кузьминой (2007а), оказывает медленно текущее, но глубокое изменение водного режима пойм: частоты и длительности заливания, подъем и стабилизацию меженного уровня, снижение амплитуд колебания уровней в реке и подъем грунтовых вод и застаивание их в верхних горизонтах почвенной толщи, что обусловливает вымокание и гибель пойменных лесов практически на всех экологических уровнях пойм и сукцессионные смены луговой растительности, приводящие к широкому развитию сорнотравных ценозов. В почвах процессы переувлажнения индицируются развитием глеевого процесса вблизи поверхности. В растительности - видами - индикаторами: Cirsium arvense, С. vulgar е, Carduus per sonata, С. crispus, С. palustre, С. acanthoides, Impatiens glandulifera, I. parviflora, Equisetum hyemale, Polygonum amphibium и др.
Заключение
Интенсивная хозяйственная деятельность на фоне современных изменений климата в лесостепных и степных районах на юге России обусловила возникновение переувлажнения на обширных территориях.
Современные глобальные изменения климата в степном регионе затрагивают все звенья гидрологического цикла и вносят изменения в водный режим как автоморфных, так и исходно гидроморфных ландшафтов и экосистем. Они проявляются в изменении продуктивности растительности и видовом составе животного населения, возрастании влагозапасов и изменении структуры почвенного покрова, пополнении грунтовых вод и подъеме их уровня к поверхности. В связи с повсеместной распашкой степей наиболее уверенно изменения региональной влагообеспеченности можно диагностировать по изменениям в растительности охраняемых территорий.
В богарных агроландшафтах переувлажнение проявляется в виде очагов. Установленные взаимосвязи между компонентами ландшафта открывает возможность ранней диагностики изменений и принятию решений по их ослаблению или ликвидации.
На побережьях водохранилищ и в поймах зарегулированных рек, под их влиянием формируются экотонные системы, испытывающие разнообразное воздействие. В качестве индикаторов могут служить как гидро-экологические группы растений, так и изменения в структуре профиля почв в сторону большей гумусности и галоморфности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Антропогенные воздействия на водные ресурсы России и сопредельных государств в конце XX столетия / Отв. ред. Н.И. Коронкевич, И.С. Зайцева. М.: Наука, 2003. 367 с.
2. Балюк Т.В. Последствия изменения длительности и обеспеченности паводкового заливания Волго-Ахтубинской поймы после создания Волгоградского водохранилища для растительности // Оценка влияния изменения режима вод суши на наземные экосистемы / Отв. ред. Новикова Н.М. М.: Наука, 2005. С. 176-193.
3. Балюк Т.В., Кутузов A.B., Назаренко О.Г. Экотонная система юго-восточного побережья Цимлянского водохранилища//Водные ресурсы. 2007. Т.34. № 1. С. 104-112.
4. Вендров С.Л., Дьяконов КН. Водохранилища и окружающая природная среда. М.: Наука, 1976. 136 с.
5. Волкова H.A., Назаренко О.Г. Растительность природно-территориальных комплексов современного гидроморфизма на юго-восточных отрогах Донецкого кряжа / Ред. Новикова Н.М., Хитров Н.Б. М.: РАСХН, 2005. 201 с.
6. Волкова H.A., Новикова Н.М., Назаренко О.Г., Хитров Н.Б. Эколого-биологическая оценка явления локального переувлажнения почв на водосборных территориях степной зоны, зоны // Оценка влияния изменения режима вод суши на наземные экосистемы / Отв. ред. Новикова Н.М. М.: Наука, 2005. С.41-70
7. Бармин А.Н., Голуб В.Б., Дормидонтова Г.Н., Лысенко Т.М. Оценка динамики травяной растительности Волго-Ахтубинской поймы во второй половине 20 столетия // Аридные экосистемы. 2004. Т. 10. № 21. С. 50-56.
8. Голубаш Т.Ю., Н.И. Сенцова. Изменение водного режима лесостепного агроландшафта // Известия РАН. Серия географическая. 2006. № 3. С. 76-83.
9. Государственный доклад "О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1998 году". М.: МПР, 1999. 573 с.
10. Емельянов А.Г. Геоэкологический анализ бассейнов малых и средних водоемов / Труды IV Международной научно-практической конференции «Экология речных бассейнов» / Под общ. ред. проф. Т.А. Трифоновой. Владимирский гос. ун-т. Владимир, 2007 . С. 5-9.
11. Зайдельман Ф.Р., Тюльпанов В.И., Ангелов E.H., Давыдов А.И. Почвы мочарных ландшафтов - формирование, агроэкология и мелиорация. М.: Изд-во Московского университета, 1998. 159 с.
12. Золотокрылин А.Н., Виноградова В.В. Соотношение между климатическим и антропогенным факторами восстановления растительного покрова юго-востока Европейской России // Аридные экосистемы. 2007. Т. 13. № 33. С. 20-33.
13. Золотокрылин А.Н., Черепкова Е.А. Изменения индикаторов соотношения тепла и влаги, биопродуктивности в зональных равнинных ландшафтах России во второй половине XX в. Известия РАН. Серия географическая. 2006. №3. С. 19-28.
14. Кузьмина Ж.В. Анализ многолетних метеорологических трендов на Юге России и Украины (от лесостепи до пустынь)//Аридные экосистемы. 2007. Т. 13. № 32. С. 47-61.
15. Кузьмина ЖВ. Воздействие низконапорных гидротехнических сооружений на динамику наземных экосистем зоны широколиственных лесов Центральной и Восточной Европы, Автореферат дисс. докт. геогр. наук. Москва, Институт водных проблем РАН. 2007а.44 с.
16. Назаренко О.Г. Современные процессы развития локальных гидроморфных комплексов в степных агроландшафтах. Автореф. дисс. доктора биол. наук. Москва, МГУ, 2002. 46 с.
17. Назаренко О.Г., Новикова Н.М., Хитров Н.Б. Очаговое переувлажнение почв в формировании флористического разнообразия степных водоразделов // Аридные экосистемы. 2000. Т. 6. №13. С. 47-53.
18. Новикова Н.М., H.A. Волкова, Н.Б. Хитров. Растительность Джаныбекского научного стационара // Аридные экосистемы. 2004. Т.10. № 22-23. С. 9-18.
19. Новикова Н.М., Назаренко О.Г., Хитров Н.Б. Проблема биологического загрязнения
ландшафтов степных районов России / Научные аспекты экологических проблем России. Труды Всероссийской конференции. Москва, 13 - 16 июня 2001. Под ред. Ю.А. Израэля. Т.2. М.: Наука, 2002. С. 234-239. 20. Н.М. Новикова, С.С. Уланова. Геоэкологический мониторинг водных объектов Калмыкии с использованием информационных технологий // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2007. №4. С. 106-108. 21 .Новикова Н.М., Ташнинова Л.Н., Уланова С.С. «Возможные изменения биоразнообразия экотонных систем побережий водоемов Калмыкии в условиях флуктуаций климата»/ Сборник научных статей «Современные проблемы аридных и семиаридных экосистем Юга России». Ростов-на-Дону: ЮНЦ, 2006. С. 222-249.
22. Опарин М.Л. Антропогенная трансформация и естественное восстановление биоты сельскохозяйственных ландшафтов Нижнего Поволжья и Закавказья. Автореф. дисс.докт. биолог, наук. Москва, Российский университет дружбы народов, 2007. 46 с.
23. Сувак ПЛ., Шпакова Т.Д., Анипченко Н.В. Гидроморфные почвы склонов и их мелиоративная характеристика // Исследования по мелиорации и физике почв Молдавии. Кишинев, 1976. С.43-56.
24. Соколова Т.А, Сиземская М.Л. Толпешта И.И. Сапанов М.К. Субботина И.В. Динамика солевого состояния целинных почв полупустыни Северного Прикаспия в связи с многолетними колебаниями уровня грунтовых вод (на примере Джаныбекского стационара Института Лесоведения РАН) // XIX чтения памяти академика В.Н. Сукачева / экологические процессы в аридных биогеоценозах. М.: РАН, 2001. С. 113-131.
25. Уланова С.С. Исследование экотонных систем «вода-суша» на территории Калмыкии / Степи Северной Евразии. Эталонные степные ландшафты: проблемы охраны, экологической реставрации и использования. Материалы III международного симпозиума. Под научной редакцией члена-корреспондента РАН А. А. Чибилёва. Оренбург: ИПК «Газпромпечать», 2003. С. 535-537.
26. Шаповалова И.Б., Завьялов Е.В. Состав и структура сообщества птиц тростниково-ивовых ассоциаций островных экосистем средней зоны Волгоградского водохранилища под влиянием динамики водного режима // Экология и промышленность России. Февраль. 2007. С. 38-41.
CURRENT HYDROMORPHISM: PROCESSES, FORMS, DIAGNOSTICS IN ECOSYSTEMS2
© 2007 . N.M. Novikova*, O.G. Nazarenko**
*Water problems Institute of the Russian academy of sciences 119333Moscow, Goubkina str., 3, [email protected] **Don State Agrarian University, 334090 Persianovka village, Rostovskaya oblast, nazarenkoo(a),mail. ru
Definition of «current hydromorphysm» is given as natural-anthropogenous phenomenon, the relationships of cause and effect causing its occurrence, the basic forms and diagnostic attributes in soils, vegetation and zoocomplexes are considered. The phenomenon of current hydromorphysm in the steppe zone, a having natural-anthropogenous origin, represents response of the ecosystems on change of a water regime of the
landscapes.
Regional fluctuations of a climate changed all parts of a hydrological cycle and make changes to a water regime as in automorphouse, and initially hydromorphouse landscapes and ecosystems. They are shown in changes of efficiency of vegetation and specific structure of the animal population, increasing of soil's humidity. In connection with total plough of steppes most confidently regional overmoisterning can be
2 Work is executed at financial support of the project of Russian Federation Foundation (RFFI) № 06-05-64159. АРИДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ, 2007, том 13, № 33-34
diagnosed in vegetation only within of protected territories.
In agrolandscapes it is develops as an local processes. The established interrelations between components of a landscape are opened with an opportunity of early diagnostics of changes, and to decision-making on their easing or liquidation.
At coasts of water basins under their influence are formed ecotone systems testing various impact of reservoirs. As indicators of a different degrees of this influence one can use the hydro-ecological groups of plants, salts and a soil structure.
Key words: overmoisterning, secondary salinization of soils, halophytes, indicators.
