CC BY
30УДК 911.62 : 551.311
СТЕПИ ЛЕССОВЫХ НИЗКОГОРИЙ АЛТАЯ
В.А. Николаев, И.В. Копыл
МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия
Проблемы происхождения и географии лесса, своеобразного рельефа и ландшафтов лессовых районов издавна привлекали внимание геологов и географов. Наибольшее число исследований посвящено лессам равнин и горных подножий. Вместе с тем известно, что лессовые породы встречаются и в горах. Еще в конце XIX века К.И. Богданович [1] предложил различать в Средней Азии лесс равнинный и лесс горный. Многочисленные свидетельства широкого распространения лесса в горах Внутренней Азии мы находим в трудах В.А. Обручева [12]. Он изучал лесс в Китае, на Алтае, в Джунгарском Алатау, хребтах Барлык, Майлитау, Джаир и в ряде других районов. Лесс в горах Средней Азии поднимается до абсолютных высот 2500 м и более. На склонах Куньлуня его покровы достигают 3500-4000 м, а в восточной части Тянь-Шаня — 2200—2500 м [9]. Авторам приходилось наблюдать лессовые толщи в степных низкогорьях Северного и Западного (Рудного) Алтая, на Салаирском кряже, на южных склонах Калбинского хребта и хребта Тарбагатай, на северном макросклоне Джунгарского Алатау, в западных отрогах Заилийского Алатау. На Алтае они прослеживаются до высот 800—1000 м, изредка 1200 м, на северном склоне Джунгарского Алатау сохраняют широкое распространение до 1500 м.
При изучении горного лесса исследователя в первую очередь поражает покровный характер его залегания. Лесс занимает не только склоновые позиции, перекрывает не только шлейфы горных склонов и высоких террас речных долин, но нередко поднимается на гребневую часть хребтов, облекая их седловины, а местами и изолированные вершины. В условиях широкого распространения лессовых покровов рельеф приобретает мягкие, как бы «зализанные» очертания, с выпукло-вогнутыми склонами, без резких граней, с крайне редкими скалистыми выходами. Крутизна склонов обычно не превышает 15-20°.
Мощности лессовых покровов в степных районах Северного и Западного Алтая колеблются от 2—3 до 15—20 м, возрастая от гребневой части хребтов к их подножью. В их составе как типичные лессы, так и лессовидные суглинки. Первые тяготеют к выположенным вершинам, верхним частям склонов. Это палево-желтые, неслоистые, обычно пористые карбонатные толщи с явным преобладанием пылеватых частиц.
При заложении почвенных разрезов в вершинной части степных низкогорий, порой всего в 50—70 м от скальных выходов останцовой сопки, удивляет исключительная однородность вскрываемой почвообразующей лессовой толщи. Даже на глубине 2,5—3,0 м в лессах таких позиций, как правило, не обнаруживается абсолютно никакой примеси щебенчатого материала или дресвы выветрелых подстилающих пород. Судя по изученным разрезам, контакт лессов с подстилающими породами всегда очень резкий.
Вниз по склонам и у их подножья в лессовых покровах начинает обнаруживаться слоистость, иногда подчеркиваемая подчиненными щебенчатыми, хрящеватыми прослоями или линзами. Былая однородность лессовой толщи отчасти нарушается. Первичные лессы сменяются при этом продуктами их переотложения — лессовидными суглинками.
Если о генезисе равнинных лессов долгие годы не умолкают дискуссии, то горные лессы практически всеми исследователями признаются как эоловые образования. Впервые об этом достаточно убедительно заявил В.А. Обручев [11]. Действительно, описанные свойства горных лессов, их резкое сочленение с подстилающими скальными породами, облекающее плащео-бразное залегание не только на склонах, но и на вершинах, порой изолированных, заставляет признать, что эта горная порода представляет собой геологическое образование, не свойственное обычному горному литогенезу, а привнесенное извне, и главным агентом его транспортировки может быть только ветер. Разумеется, осаждавшаяся вместе с атмосферными осадками лессовая пыль подвергалась в горах последующему переотложению в ходе делювиальных, про-лювиальных и аллювиальных процессов, изменялась процессами почвообразования. Однако во многом она сохраняла свои первичные свойства эолового осадка. О возможности привноса эоловой пыли высоко в горы свидетельствуют наблюдения М.А. Глазовской [2], обнаружившей ее накопления на ледниках Тянь-Шаня на высотах до 4000 м.
В лессах и лессовидных суглинках Алтая обнаружены костные остатки представителей хазарского (Mammutus trogontherii, Bison priscus longicomis) и верхнепалеолитического (Mammuthus primigenius, Rhinoceros antiquitatis, Equus cabalus) фаунистических комплексов. Аналогичная ископаемая фауна сопровождает лессовые породы Предалтайской подгорной равнины, Приобского плато и других районов юга Западной Сибири и Северного Казахстана. На этом основании лессовую формацию указанного обширного региона обычно датируют средним и поздним плейстоценом.
Имеющиеся палеогеографические данные однозначно свидетельствуют о том, что накопление лессовых толщ происходило здесь в условиях ландшафтов сухой холодной степи. Именно с такой обстановкой связывал В.А. Обручев формирование выделенных им так называемых «холодных» лессов.
На юге Западно-Сибирской равнины, в степных районах Тургайского плато и Центрального Казахстана лессовидные покровные отложения практически повсеместно обнаруживают следы криогенных деформаций: инволюции, «котлы кипения», грунтовые жилы, псевдоморфозы по вытаявшим клиньям [10]. Очевидно, в эпоху накопления лессовых толщ на указанных равнинах широкое развитие получила многолетняя мерзлота, а холодные степи того времени имели типичный перигляциальный характер. В отличие от равнинных лессов, в лессовых отложениях низкогорий Алтая до сих пор не обнаружено криогенных деформаций. Видимо, сказывалась малая льдистость грунтов в условиях расчлененного, хорошо дренированного горно-степного ландшафта.
Роль поставщиков лессового эолового материала для Западносибирско-Алтайского региона могли играть сухостепные и полупустынные районы Тургая и Центрального Казахстана, суббо-реальные пустыни Устюрта, Северного Приаралья, Бетпак-Далы, Северного Прибалхашья; для Джунгарского Алатау, Тарбагатая, хребта Барлык — пустыни Муюнкум, Южного Прибалхашья, Алакольской впадины. В пределах перигляциальной зоны подготовка рыхлого материала шла преимущественно путем криолитогенеза, следствием которого было мерзлотное распыление горных пород — криопелитизация. Процессы пустынного и пустынно-степного почвообразования, со своей стороны, также способствовали образованию распыленных поверхностных горизонтов почв. Примером могут служить серо-бурые пустынные, бурые пустынно-степные почвы, пустынно-степные и пустынные солонцы, морфологический профиль которых, как правило, увенчан пылеватым кремнеземистым горизонтом.
Подготовленный таким образом материал становился объектом дефляции. В условиях преобладающего в перигляциальной зоне западного переноса воздушных масс основная часть эоловой пыли перемещалась в восточном направлении и осаждалась, в первую очередь, на внешних окраинах орографических барьеров, которыми служили горы Восточного Казахстана и Южной Сибири. Лессонакопление в низкогорьях, по-видимому, шло на задернованных степной растительностью поверхностях, что благоприятствовало фиксации поступающего рыхлого материала на склонах и вершинах.
Описанный рельеф степных низкогорий с лессовыми покровами представляет собой весьма специфический продукт морфолитогенеза. С одной стороны, как всякий горный рельеф, в основе своей он имеет эрозионно-денудационный генезис, связанный с неоген-плейстоценовым расчленением древних горных систем, возрожденных новейшими тектоническими поднятиями. С другой, в его образовании важнейшую роль сыграли процессы аккумуляции, причем не локальной — в долинах или котловинах, а региональной — покровной, эолового типа. Погребение прежнего рельефа под лессовыми покровами смягчило пластику низкогорий, существенным образом законсервировало их скальное ядро от новейшей денудации.
Несмотря на то, что позднеплейстоценовые и голоценовые тектонические поднятия дали новый импульс эрозионно-денудационным процессам, рельеф былой эпохи аккумуляции лессов сохраняется до наших дней на многих низкогорных массивах Алтая. Омоложение древнего рельефа произошло главным образом вблизи речных долин или вдоль активных региональных разломов. Центральные же участки междуречий отличаются определенной морфогенетической автономностью, динамической инертностью, наследуя рельеф средне-позднеплейстоценовой перигляциальной эпохи.
В связи с этим напомним об известной среди геоморфологов дискуссии по поводу возможности длительного сохранения в горных странах древнего рельефа, созданного в иных, нежели современные, морфоструктурных и ландшафтно-климатических условиях. Изложенные выше
материалы позволяют считать, что такая возможность действительно нередко существует, причем реликтовостью могут отличаться не только древние поверхности выравнивания, но и некоторые другие типы горного рельефа, например, описанный нами низкогорный с лессовыми покровами.
Консервации подобного рельефа и предохранению его рыхлых покровов от размыва во многом способствуют ландшафтные условия низкогорной лессовой степи. В Северном и Западном Алтае на абсолютных высотах 600—1000 м господствует пояс луговых разнотравно-злаковых степей. Благодаря лессовым покровам ландшафт в целом отличается высокой степенью зонально-поясной сформированное™, практическим отсутствием характерной для гор каменистости субстрата, связанной с динамичностью рельефа и его постоянным омоложением. Флористический и экологический состав растительности также достаточно сформирован и постоянен.
Важнейшая для большей части степей флористическая основа травостоя — злаки, в рассматриваемых лессовых луговых степях чрезвычайно разнообразна в видовом отношении. По сравнению с настоящими степями ей свойственна значительная степень пол и доминантности. Более того, зачастую не выявляется ни одного доминирующего вида; лишь все злаки вместе или какая-либо эколого-фитоценотическая их группа явно преобладают над прочими видами. То же можно сказать и о разнотравье. Это ведет к широкому распространению ассоциаций с такими обобщающими названиями, как разнотравно-злаковые, злаково-разнотравные.
Наряду с типично степными плотнодерновинными узколистными мезоксерофилами — перистыми ковылями (Stipa tirsa, S. pennata, S. zalesskii), овсецом пустынным (Helictotrichon desertor-um), доля аблигатных степных ксерофилов невелика. Они представлены тырсой (Stipa capillata), типчаком (Festuca valesiaca), тонконогом (Koeleria cristata), встречаясь хотя и обильно местами, но не входя в число постоянных видов. Повсеместно присутствуют в травостое лугово-степные и луговые рыхлодерновинные ксеромезофилы - овсец Шелля (Helictotrichon schellianum), тимофеевка (Phleum phleoides), мятлик (Роа stepposa), и корневищные ксеромезофилы — вейник наземный (Calamagrostis epigeios), нередко доминирующий, волоснец Турчанинова (Elymus tur-czaninovii), пырей ползучий (Elytrigia repens), мятлик узколистный (Роа angustifolia).
Практически постоянно, хотя и в небольшом обилии, рассеянно, присутствуют в составе растительного покрова лугово-степные осоки: рыхлодерновинная ксеромезофильная осока стоповидная (Сагех pediformis) и корневищная мезоксерофильная осока русская (С. ruthenica), а также лугово-степные травянистые корневищные в той или иной степени мезофильные полыни (Artemisia latifolia, A. sericea). Наиболее разнообразно и обильно, вплоть до доминирования в целом, представлено разнотравье: постоянный вид луговых степей — мезофильный лабазник шестилепестный (Filipéndula hexapetala), лугово-лесной мезофил костяника (Rubus saxatilis), лугово-степные ксеромезофилы — володушка многожильчатая (Bupleurum multinerve), лугово-степные ксеромезофилы — эспарцет сибирский (Onobrychis sibirica), клубника (Fragaria viridis), степной мезоксерофил подмаренник русский (Galium ruthenicum). Из настоящих степных ксерофилов в составе разнотравья практически постоянно присутствует вероника колосистая (Verónica spicata), редко - люцерна романская (Medicago romanica). Всегда обильны в луговых степях луговые мезофилы — ирис русский (Iris ruthenica) и лапчатка (Potentilla chrysantha), что создает красочный характер растительного покрова. В целом можно говорить о весьма высокой степени мезофильности травостоя луговых лессовых степей. Эти и многие другие виды (до 50 на площадке 100 м2) формируют достаточно мощный растительный слой разнотравно-злаковых и злаково-разнотравных лугово-степных фитоценозов с проективным покрытием, достигающим 100%.
Вертикальная структура травостоя луговых степей, как правило, представлена четырьмя ярусами. Верхний ярус, достигающий 90-120 см высоты, хотя и разрежен, но четко выражен. Он достаточно характерен для лессового горно-степного пояса. Его необычная для степного типа физиономическая роль и состав видов напоминают в какой-то мере высокотравье субальпийских лугов. Этот ярус представляют разрозненные наиболее высокорослые (до 140 см) экземпляры вышеупомянутого овсеца Шелля, стержнекорневые ксеромезофилы и мезофилы — борец (Aconitum septentrionale), живокость (Delphinium laxiflorum), хатьма тюрингенская (Lavatera thuringiaca), порезник промежуточный (Libanotis intermedia), морковник мориссонов (Peucedanum morissonii), качим высокий (Gypsophila altissima), скабиоза (Scabiosa ochroleuca).
В наиболее представительном для луговых степей втором ярусе (60—70 см высоты) сосредоточены генеративные побеги большей части злаков: овсеца пустынного, ковыля перистого,
вейников, ежи сборной (Dactylis glomerata), пырея ползучего, овсяницы луговой (Festuca pratensis). Нередко в составе этого яруса отмечаются ксерофильные кустарники: карагана золотистая (Caragana aurantiaca), карагана низкорослая (Caragana pygmaea), шиповник колючий (Rosa spinosissima) и др., но доминантами они бывают редко.
Третий ярус (30—40 см высоты) представлен основной массой обильного и разнообразного разнотравья. Кроме вышеуказанных видов здесь нередки кровохлебка лекарственная (Sanguisorba officinalis), шлемник (Scutellaria galericulata), лук линейный (Allium lineare), астра альпийская (Aster alpinus), душица обыкновенная (Origanum vulgare), вика (Vicia unijuga), подорожник степной (Plantago stepposa).
Достаточная мощность нижнего яруса (четвертого), высотой 0—25 см, образована, в первую очередь, дернинами и прикорневыми листьями большей части злаков, осок, прикорневыми частями разнотравья и немногими низкорослыми, большей частью мезофильными, луговыми, лугово-лесными и лугово-степными травами: клубникой, гвоздикой разноцветной (Dianthus versicolor), костяникой (Rubus saxatilis), горечавкой крупнолистной (Gentiana macrophylla), прострелом поникающим (Pulsatilla patens), примулой (Primula macrocalyx), фиалками, горной и жестколистной (Viola montana, V. hirta).
Здесь же, в лессовых низкогорьях, на пологих, относительно прохладных, склонах (северной, северо-восточной экспозиций) и их шлейфах развиваются остепненные луга. Формирующиеся под ними черноземы выщелоченные отличаются еще большей мощностью, чем черноземы тучные луговых степей, их гумусовый горизонт достигает 90—100 см. Более мезофильный характер травостою остепненных лугов по сравнению с луговыми степями придают доминирующие здесь луговые, степно-луговые и даже лесные злаки и разнотравье. В целом rio составу видов остепненные луга близки луговым степям, тем более, что те и другие нередко являются урочищами одного ландшафта, занимая соседние элементы мезорельефа, что способствует, таким образом, сближающему их обмену семенами. В злаковой основе остепненных лугов преобладают, прежде всего, луговые мезофильные рыхлодерновинные и корневищные, обычно широколистные, виды: овсяница луговая, ежа сборная, пырей ползучий, мятлик луговой (Роа pratensis), лисохвост луговой (Alopecurus pratensis), лугово-степной ксеромезофил вейник наземный, нередок даже неморальный вид — вейник тростниковидный (Calamagrostis arundinacea). Частое присутствие здесь этого представителя неморальной группы видов представляется нам чрезвычайно интересным явлением, требующим дополнительного анализа.
Среди разнотравья, наряду с луговыми и лесными мезофилами: девясилом иволистным (Inula salicina), ястребинкой зонтичной (Hieracium umbellatum), подмаренником лесным (Galium bore-ale), лабазником вязолистным (Filipéndula ulmaria); в достаточном обилии представлены лугово-степные ксеромезофилы и мезоксерофилы, общие с луговыми степями (Sanguisorba officinalis, Peucedanum morissonii, Bupleurum multinerve, Libanotis intermedia, Vicia unijuga). Степные мезоксерофилы и ксеромезофилы — узколистные злаки, господствующие в луговых степях, — здесь отходят на второй план, присутствуя в меньшем обилии, но привнося в луга элемент остепнения. Особенно это относится к перистым ковылям (Stipa pennata, S. tirsa), создающим красочный специфический степной аспект во время цветения и плодоношения. Ярусная структура остепненных лугов хорошо сформирована и подобна таковой луговых степей. Нередки, как и в луговых степях, кустарники — ирга черноплодная (Cotoneaster melanocarpa), жимолость татарская (Lonicera tatarica), чаще встречается курильский чай (Dasifora fruticosa), более характерный для тундрового пояса гор. Так же, как и в луговых степях, кустарники обычно не поднимаются выше полога травостоя, достигая высоты 60—80 см.
Экологический, фитоценотический и географический анализ флоры лугово-степных лессовых низкогорий позволил установить ее связи с высокогорной флорой и растительностью, предположительно мигрировавшей в наиболее холодные периоды плейстоцена вниз и рассматриваемой в качестве «сниженных альпийцев» [4, 5, 8, 14]. Для примера среди них мы могли бы назвать рассмотренные выше: овсец Шелля, мятлик степной, володушку многожильчатую — представителей субальпийских лугов, астру альпийскую и курильский чай, принадлежащие, кроме того, и к горно-тундровому эколого-фитоценотическому типу. Однако, по мнению Е.М. Лавренко, окончательно утверждать это можно, лишь имея палеопалинологические данные. Для их же получения пока что нет технической базы, достаточно сильных микроскопов для идентификации пыльцы травянистых растений хотя бы на уровне семейств. Последнее особенно важно в связи с тем, что основа растительности степей слагается, прежде всего, представителями семейства зла-
ков. Именно они сыграли важнейшую роль в формировании «холодных степей» позднего плейстоцена. Факт существования «холодных степей» как биогенного образования с достоверностью подтверждают в настоящее время главным образом палеотериологические данные [7].
Следует обратить внимание на то, что древесно-лесная растительность, даже в условиях значительной голоценовой оптимизации местного климата, в первую очередь повышения увлажнения и ослабления светового режима на теневых склонах, никогда не поселяется на лессах. На них развиваются лишь черноземовидные почвы под растительностью степного типа. Облесены только редкие урочища эрозионного происхождения, например, лога, лишенные лессовых покровов. В их днищах и на склонах северной экспозиции встречаются березовые, лиственнично-березовые леса с подлеском из кустарников, большей частью мезофильных, таких как боярышник кроваво-красный (Crataegus sanguínea), черемуха (Padus avium), реже степных ксеромезофильных - спирея городчатая (Spiraea crenata), с высокотравьем: борщевик (Heracleum sibiricum), дудник (Angélica silvestris), володушка золотистая (Bupleurum aureum), борец (Aconitun excelsum), на темно-серых лесных горных щебенчато-суглинистых почвах. Почвообразующей породой их является глинисто-щебенчатая кора выветривания скального фундамента, сложенного кристаллическими сланцами ордовика. Склоны логов южной экспозиции покрыты зарослями кустарников-мезоксерофитов: спиреи зверобоелистной (Spiraea hyp-ericifolia), караганы кустарниковой (Caragana frutex), с лугово-лесо-степным травостоем под их пологом из коротконожки перистой (Brachypodium pinnatum), пырея ползучего, подмаренника лесного (Galium boreale), клубники, медуницы (Pulmonaria molissima), аденофоры лилиелист-ной (Adenophora liliifolia), подорожника большого (Plantago major) на слаборазвитых черноземах суглинисто-щебенчатых.
Животный мир современных ландшафтов лессовых низкогорий несет явную печать былого перигляциального прошлого. Среди реликтов позднего плейстоцена в алтайских степях отмечаются — алтайский сурок (Marmota baibacina), степная пищуха (Ochotona pusilla), степная пеструшка (Lagurus lagurus), большой тушканчик (Allactaga major) и др. [3, 6].
Замечательным природным феноменом следует признать почвы степных низкогорий, сформировавшиеся на лессовых покровах — черноземы типичные, выщелоченные, оподзоленные. По своей морфологии и физико-химическим свойствам они нисколько не походят на обычные почвы гор — мало- и неполноразвитые, щебенчатые, скелетные. В противовес постоянно омолаживающемуся горному почво-элювию черноземы низкогорных луговых степей на лессах отличаются полноразвитым, хорошо дифференцированным морфологическим профилем, тяжело суглинистым механическим составом, прекрасной оструктуренностью, глубокой про-гумусированностью. Гумусово-аккумулятивный горизонт типичных черноземов Северного Алтая содержит перегноя от 8 до 11%, а мощность его достигает 80—100 см, что вдвое превосходит аналогичные показатели черноземов Западно-Сибирской равнины. Зернистая структура, высокая скважность — около 60% — обеспечивают таким почвам отменную водопрочность и хорошую водопроницаемость [13]. Даже при затяжных дождях влага практически полностью поглощается почвой и до эрозии дело не доходит.
Степное почвообразование в низкогорьях шло параллельно с накоплением лессовых отложений. Своими корнями оно восходит к позднеплейстоценовой перигляциальной эпохе холодных степей. Хорошо сформированный морфологический профиль, мощный гумусовый горизонт можно расценивать не только как свидетельство значительной древности почв, но, главным образом, постепенного и длительного наращивания их сверху за счет эоловой аккумуляции пыли. Этому фактору автоморфного почвообразования придавал большое значение И.П. Герасимов.
Неудивительно, что степные низкогорья с лессовыми покровами отличаются самыми плодородными пахотными землями и в Алтайском крае, и в Восточном Казахстане. Несмотря на расчлененность рельефа, немалые уклоны, их распаханность порой достигает 30—40%. Под посевы сельскохозяйственных культур осваиваются горные склоны крутизной до 10—12°, что резко усугубляет опасность эрозии почв. Горное земледелие нуждается в связи с этим в строгом соблюдении всего комплекса противоэрозионных мер, дабы надежно уберечь от разрушения столь уникальный дар природы, на создание которого потребовалось несколько десятков тысячелетий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
/. Богданович КМ. Геологические исследования в Восточном Туркестане // Тр. / Тибет, экспедиция. СПб. 1892. Т. 2.
2. Глазовская М.А. Эоловые мелкоземистые накопления на ледниках Терскей Алатау // Тр. / Ин-т геогр. АН СССР. М., 1952. Вып. 49.
3. Зимина Р.П., Герасимов И.М. Сурки (Marmota) как типичные обитатели перигляциальной зоны ледникового периода // Изв. АН СССР. Сер. Геогр. 1970. № 4.
4. Крашенинников И.М. Основные пути развития растительности Южного Урала в связи с палеогеографией северной Евразии в плейстоцене и голоцене // Сов. ботаника. 1939. № 6—7.
5. Куминова A.B. Растительный покров Алтая. Новосибирск: Изд-во Сиб. отд. АН СССР, 1960.
6. Кунерук ВВ. Степной фаунистический комплекс млекопитающих и его место в фауне Па-леарктики // География населения наземных животных и методы его изучения. М., 1959.
7. Лавренко Е.М. О растительности перигляциальных плейстоценовых степей СССР // Бот. журнал. 1981. Т. 6, № 3.
8. Литвинов Д.И. О некоторых ботанико-географических соотношениях в нашей флоре. Л., 1927.
9. Мурзаев Э.М. Природа Синьцзяна и формирование пустынь Центральной Азии. М.: Наука, 1966.
10. Николаев В.А. Ландшафты азиатских степей. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1999.
11. Обручев В.А. К вопросу о происхождении лесса // Изв. / Томск, техн. ин-т. 1911.
12. Обручев В.А. Лесс как особый вид почвы, его генезис и задачи его изучения // Избр. работы по географии Азии. М.: Географгиз. 1951. Т. 3.
13. Почвы Алтайского края. М.: Изд-во АН СССР, 1969.
14. Ревердатто В.В. Плейстоценовые ледниковые и степные реликты во флоре Средней Сибири // Изв. Сиб. отд. АН СССР. Сер. биол.-мед. наук. 1965. № 1.
