CC BY
39
АРИДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ, 2016, том 22, № 3 (68), с. 42-49
-К 45-ЛЕТИЮ СОВМЕСТНОЙ РОССИЙСКО-МОНГОЛЬСКОЙ -
КОМПЛЕКСНОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЭКСПЕДИЦИИ
УДК 581.5+581.135/575.4
ТЕМПЕРАТУРА ПОЧВОГРУНТОВ В ЭКОСИСТЕМАХ ГОБИ И ФАКТОРЫ,
ВЛИЯЮЩИЕ НА ЕЕ ИЗМЕНЕНИЕ
© 2016 г. В.П. Дедков*, Т.И. Казанцева**, П.Д. Гунин***, Ю.И. Дробышев***
*'Балтийский федеральный университет им. Иммануила Канта Россия, 236041, г. Калининград, ул. А. Невского, д. 14. E-mail: [email protected] **Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН Россия, 197022, г. Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 2. E-mail: [email protected] ***Институт проблем эволюции и экологии им. А.Н. Северцова РАН Россия, 119071, г. Москва, Ленинский проспект, д. 33. E-mail: [email protected]
Поступила 19.10.2015
Приводятся данные о температуре подстилающей поверхности в экосистемах Гоби (Монголия). Показана возрастающая роль биотического фактора в изменении температуры подстилающей поверхности в пустынях Центральной Азии. Ключевые слова: Монголия, пустыня, подстилающая поверхность, температура, микроклимат, тепловой баланс.
Среди всего спектра прямодействующих экологических факторов температуре принадлежит выдающаяся роль, поскольку она влияет не только на физические процессы в биосфере Земли (испарение влаги, турбулентный теплообмен), но и на все физиологические и биохимические процессы в живых системах (фотосинтез, дыхание, водный обмен).
Уникальным природным образованием на Земле, где ограничивающая роль температуры в развитии организмов наиболее заметна, являются пустыни. Обладая высоким уровнем ландшафтного разнообразия (Петров, 1973), они служат своеобразным отражателем солнечной радиации, поддерживая тепловой баланс и климат Земли в оптимальном состоянии. Отличительная черта пустынной зоны в сравнении с другими природными зонами - наличие большого количества факторов, ограничивающих развитие организмов: высокий уровень солнечной радиации, экстремальные температуры воздуха и почвогрунтов, низкие величины атмосферной и почвенной влаги. Тем не менее, растения и животные в процессе эволюции хорошо приспособились к условиям пустынь. Поэтому изучение механизмов адаптации растений и животных к пустынным условиям имеет не только теоретическое, но и большое практическое значение. Ежегодно мировое сельское хозяйство теряет много первичной продукции из-за неспособности культурных растений противостоять высоким температурам и засухе, в то время как пустынные растения хорошо приспособлены к этим условиям. Кроме того, изучение температуры почвогрунтов позволяет выявить механизм формирования почвенной влаги в летние месяцы, когда атмосферные осадки в ряде районов пустынной зоны внетропического пояса Земли не выпадают вовсе или выпадают в небольшом количестве. Следует отметить, что в этих условиях длительно вегетирующие деревья, кустарники, полукустарнички и многолетние травянистые растения продолжают развиваться.
Описывая особенности подстилающей поверхности в Гоби в 1940-е гг., А.А. Юнатов (1950, 1974) подчеркивал, что в этой пустыне наряду с бедностью видового состава растений, наблюдается его сильная разреженность; биотические связи ослаблены и на первый план выдвигается борьба с неблагоприятными физическими факторами среды. Щебнисто-каменистая поверхность почвы (гамада) благодаря активной деятельности физических факторов - воды и ветра, накапливает небольшое количество мелкозема в верхнем слое почвы, а поэтому щебнисто-каменистый панцирь выражен отчетливо.
Спустя 60 лет ситуация сильно изменилась. По нашим наблюдениям в Гоби, в период с 1978 по 2015 гг. сократились лишенные растительности площади не только на гамаде и в сайрах, но и на склонах горных цепей. В начале наших наблюдений на мезоплакорах щебнисто-каменистый панцирь
имел тёмный оттенок, а в настоящее время выглядит желтовато-палевым в связи с увеличением количества песчаного и пылеватого материала. В последние десятилетия различные виды кустарников (Haloxylon ammodendron, Calligonum mongolicum) встречаются не только в сайрах, но и на межсайровых мезоплакорах (Слемнев и др., 1994), чего ранее не наблюдалось. В районе Черных скал на территории сомона Булган (Южно-Гобийский аймак) в 2013 г. мы наблюдали распространение саксаула в отличном состоянии от подножья скал вверх, по занесенным эоловым песком ложбинам, а также различных многолетних травянистых растений. В саксаульниках на юго-востоке Гоби при проективном покрытии 15% мы отмечали отличное возобновление саксаула. На 100 м2 количество подроста достигало 14-16 экз.
В настоящее время на всей территории Гоби каменисто-щебнистый панцирь выглядит не столь отчетливо, как это описывал А.А. Юнатов (1950). В подзоне пустынных степей Увэрхангайского аймака за прошедшие 60 лет (1952-2013 гг.) в составе пустынно-степных сообществ количество видов увеличилось в 1.5 раза, появилось 11 ранее не отмеченных видов (Даважамц, 1954). Общее проективное покрытие возросло в 2.6 раза. Надземная масса растений также увеличилась, и составляла в сообществах от 26 до 63 г/м2 (Казанцева и др., 2015).
По визуальным наблюдениям, за последние годы в Монгольском и Гобийском Алтае наряду с увеличением количества колоний грызунов увеличилась и верхняя граница их распространения по склонам гор. Возможно, это связано как с улучшением почвенных условий для раскопок нор, так и с зарастанием горных склонов. В результате накопления большого количества пылеватого, песчаного и песчано-щебнистого материала уменьшилась глубина вреза сайров относительно мезоплакоров. В сайрах увеличилось количество кустарников, полукустарничков и многолетних трав с хорошим жизненным состоянием и значительной надземной массой (Haloxylon ammodendron, Ajania fruticulosa, Salsola arbuscula, Arnebia fimbriata, Zygophyllum potaninii и др.). Увеличение песчано-пылеватого материала в пустыне хорошо заметно по косам, формирующимся в ветровой тени Haloxylon ammodendron, Nitraria sphaerocarpa, Calligonum mongolicum, и Reaumuria songarica. Формирование песчаных кос и пористого коркового горизонта под растениями приводит к появлению биотопов, отличающихся по экологическим особенностям от условий мезоплакоров и сайров. Например, скорость фильтрации влаги на прикустовом бугре Haloxylon ammodendron высотой более 4 м и с диаметром кроны 6 м составляет 12 минут, а на межсайровом мезоплакоре - в 6 раз быстрее (2 мин.). В сайре, с поверхности покрытом мелким песком, при наличии супесчаного и суглинистого материала, скорость фильтрации влаги 30 минут, а на мезоплакоре, при наличии только песка - менее 2 минут. Мы неоднократно наблюдали, что отмершие дерновины лука многокорневого (Allium polyrrhizum) быстро заносятся песчаным материалом, и обнаружить их можно только при удалении скоплений песка.
Как мы уже отмечали, температура подстилающей поверхности относится к числу прямодействующих экологических факторов. Поэтому для понимания биологических процессов и изучения механизмов адаптации растений и животных к условиям пустынной зоны Центральной Азии необходимо изучение температуры непосредственно в среде обитания организмов, а не только использование данных метеостанций.
С учетом этого, нами были проведены экспедиционные работы в июле-августе 2012-2015 гг. в составе эколого-геоботанического отряда Совместной Российско-Монгольской комплексной биологической экспедиции (СРМКБЭ). Основной целью было определение значений величин температуры и их варьирование в экосистемах Гоби различных подстилающих поверхностей, а также оценить влияние растений и животных на температуру подстилающей поверхности.
Материал и методы исследования
Наблюдениями была охвачена площадь около 395 тыс. км2 (координаты спутниковой навигации GPS: 43°11'-47°09' с.ш.; 99°31'-110°20' в.д.; высота над уровнем моря от 745 до 2214 м).
Сканирование температуры поверхности растений (листья, стебли), колоний почвенных грызунов, прикопок поверхностно обитающих животных, скальных склонов гор, а также межсайровых мезоплакоров (гамад) и русел временных водотоков (сайров), родников, оазисов и верхних горизонтов почвы на глубине 0.2-0.3 м выполнялось путем точечных, площадных и пространственных измерений температуры с использованием пирометров «Фотон» С-300 («ТЕХНОАС», Россия) с встроенным запоминающим устройством и лазерным целеуказателем. Пирометры предназначены для бесконтактного измерения температуры объектов по их собственному
тепловому (инфракрасному) излучению в период с 07 до 22 ч. местного времени. Пространственные вариации температуры подстилающей поверхности изучались на профилях, заложенных в «крест» преобладающим формам рельефа, длиной 25-40 метров. Суммарная длина профилей в различных ландшафтных условиях составила около 1600 м. Отсчеты максимальных значений температуры по пирометрам на профилях проводились через 1 м с 10 до 16 ч. по местному времени. Высота приемной части пирометра относительно подстилающей поверхности от 0.6 до 1.2 м, угол обзора от 2 до 4 градусов.
Для контроля температуры поверхности скальных пород, выбросов из нор грызунов (Rhombomys opimus, Dipus sagitta, Ellobius talpinus) и норок ящериц (Phrynocephalus versicolor), расположенных под растениями, поверхности растений и почвы на глубине 0.2-0.3 м и остального освещенного солнечными лучами пространства, а также под кронами растений, поверхность сканировали мини-инфракрасными термометрами «EXTECH», USA, с высоты 0.3 м при угле обзора 1°. Точность измерений пирометров и термометров 0.1°С. Общее количество измерений температуры различных подстилающих поверхностей и почвенных горизонтов достигало 2000.
В растительном покрове в районе наших исследований преобладали эфедрово-житняково-ковыльковые и эфедрово-полынные (Ephedra sinica+Agropyron cristatum+Stipa krylovii+Artemisia frígida), луково-ковыльковые, ковыльково-луковые, баглуровые, баглурово-луковые сообщества с доминантами и содоминантами: Allium polyrrhizum, Anabasis brevifolia, Stipa gobica, Stipa glareosa. В Заалтайской Гоби в остепненной, настоящей и крайнеаридной пустынях в растительном покрове преобладали ковыльково-луково-баглуровые (Anabasis brevifolia+Allium
polyrrhizum+A. mongolicum+Stipa glareosa), нитрариево-парнолистниково-карагановые (Caragana leucophloea+Zygophyllumpterocarpum+Nitraria sphaerocarpa), реамюриево-брахантемовые (Reaumuria songarica+Brachantemum gobicum), реамюриево-симпегмовые (Sympegma regelii+Reaumuria songarica), нитрариево-реамюриевые (Nitraria sphaerocarpa+Reaumuria songarica), джузгуново-саксауловые (Haloxylon ammodendron+Calligonum mongolicum), селитрянково-саксаулово-поташниковые (Kalidium gracile+Haloxylon ammodendron+Nitraria sphaerocarpa), парнолистниково-саксауловые (Haloxylon ammodendron+Zygophyllum pterocarpum) сообщества и их различные вариации, а также туранговые (Populus diversifolia), сообщества в оазисах и разреженные группировки разновозрастных особей вязов (Ulmuspumilá) по руслам временных водотоков (сайрам).
Результаты и их обсуждение
Исследования позволили сделать вывод, что температура подстилающей поверхности в различных ландшафтах Гоби в дневное время варьирует в широких пределах. Самая низкая температура на поверхности почвы (+3°С) была зафиксирована 17 августа 2015 г. в утренние часы на территории сомона Сумбэр в пустынной степи в осоково-ковыльково-луковом сообществе, после дождя в ночное время и обильной росы утром. В песчаном массиве на территории сомона Улан-Бадрах на юго-востоке Гоби 22 августа 2015 г. в 16 ч. отмечена самая высокая температура +69.1°С на поверхности темно-серого опада надземных органов кустарников и полукустарничков Calligonum mongolicum, Caragana korshinskii, Hedyisarum mongolicum и Artemisia xanthochroa. Температура на поверхности опада многолетних растений была почти на 15°С выше, чем на поверхности песка. В августе 2013 г. в 16 ч. на территории сомона Булган в саксауловом сообществе на дюнных песках в районе Черных скал отмечена очень высокая (+68.4°С) температура на поверхности отмершего ствола Haloxylon ammodendron черного цвета. Различие температур на поверхности этого ствола и почвы, покрытой песком желтовато-палевого цвета, достигала 22°С. В Гоби в августе максимальные значения температуры могут достигать +68+69°С на поверхности отмерших побегов древесно-кустарниковых видов и опада многолетних трав прошлых лет. В то же самое время температура щебнисто-каменистой и песчаной поверхности почвы без опада растений, которая находилась под влиянием прямых солнечных лучей, фиксировалась на уровне +55+56°С. Высокие температуры опада растений связаны как с уменьшением его отражательной способности, так и с увеличением количества поглощенной им коротковолновой солнечной радиации.
Полученные данные позволяют предположить, что за последние десятилетия роль биотического фактора в процессе формирования температурного режима и микроклимата в экосистемах Гоби заметно выросла. Этот тезис иллюстрируют данные, представленные на рисунке.
На рисунке показано пространственное распределение температуры на гамадах без растений и с их наличием. Среди произрастающих на гамаде видов преобладали карагана (Caragana stenophylla),
лук монгольский (Allium mongolicum) и аристида (Aristida heymannii). Поверхность гамады без растений плоская, с растениями волнистая. Отчетливо видно (рис.), что на гамаде с растениями разброс температуры между максимальными и минимальными значениями выше, чем на гамаде без растений. Пики температур на гамаде с растениями соответствуют участкам, находящимся под влиянием прямых солнечных лучей, минимальные - температуре на поверхности растений. Максимальные значения температуры на гамаде с растениями достигали +40.0°С, минимальные +27°С, амплитуда температур составляла 12.5°С. Однако без растений эти величины ниже: +36.4, +32.0 и 3.8°С, соответственно (Дедков, Гунин, 2013).
Рис. Температура подстилающей поверхности в Гоби (07.08.2012 г., время измерений 14:25-14:36). Условные обозначения: 1 - гамада без растений, 2 - гамада c растениями. Fig. The temperature of the underlying surface in Gobi (07.08.2012, time measurements 14:25-14:36 РМ). Legend: 1 - Hamada without plants, 2 - Hamada with c plants.
Увеличение количества растений и площади, занятой ими, приводит к росту первичной продукции и увеличению опада в конце вегетации не только под растениями, но и в межкроновых пространствах на межсайровых мезоплакорах (гамадах) и в руслах временных водотоков (сайрах). Это приводит к появлению в Гоби биотопов с температурой, отличной от температуры на гамадах или в сайрах. Так, температура на поверхности гамады без опада растений, с 11 до 15 ч. местного времени находилась в диапазоне от +38.0°С до +56.3°С; средняя из 24 измерений +48.2 ±4.8°С. Температура на гамаде с опадом растений прошлых лет на 8-12°С выше (+46.7+67.9°С); средняя из 25 измерений составляет +56.0±6.7°С.
Таблица 1. Температура поверхности опада растений (а) и щебнисто-каменистой поверхности (б) (август 2015 г.). Table 1. Temperature of the surface of plant litter (a) and gravelly and stony surface (b) (August 2015).
№ п\п Время измерений Вид Температура, °С At, °C
А Б
1 08-20 Allium polyrrhizum 20.9 7.7 13.2
2 10-50 Caragana leucophloea 52.3 32.0 20.5
3 11-20 Reaumuria songarica 61.5 32.2 29.3
4 11-30 Anabasis brevifolia 46.6 38.8 7.8
5 14-00 Artemisia sp. 61.5 54.6 6.9
6 16-20 Krascheninnikovia ceratoides 58.9 49.1 9.8
7 16-28 Caragana leucophloea 57.2 41.6 15.6
Разница температур между поверхностью опада и поверхностью гамады зависит от времени суток, погодных условий, вида растений, цветовой гаммы, мощности и степени разложения опада, наличия или отсутствия с поверхности песчаного или пылеватого материала и многих других факторов. Из данных, представленных в таблице 1, следует, что разница температур в дневные часы
между гамадой с опадом растений и лишенными его участками может варьировать от 6-7°С до 20-30°С в зависимости от указанных выше условий. В результате это способствует усилению контрастности температуры подстилающей поверхности.
В процессе работы мы неоднократно отмечали, что в горных массивах Гоби, также как и в межгорных котловинах, идет накопление рыхлого песчаного материала, который аккумулируется на склонах по трещинам, выемкам в скальных породах. Это способствует поселению растений, которые в процессе жизнедеятельности не только разрушают скальные породы, но и способствуют формированию биотопов с иным температурным режимом (табл. 2). Из таблицы 2 следует, что на склонах гор, также, как и в межгорных котловинах, в дневные часы наиболее высокой оказывается температура на поверхности опада растений (+40+41°С). На поверхности побегов вегетирующих растений она значительно ниже (+22+27°С), разница температур составляет 14-18°С. Температура щебнистой поверхности почвы ниже примерно на 5°С, а на скалах - на 10-13°С, чем поверхности опада растений. В ночные часы эти различия достигают нескольких градусов. Важным фактором, влияющим на температуру подстилающей поверхности в Гоби, является ветер, который налетает неожиданно и сильно меняет описанную выше картину.
Таблица 2. Температура опада и подстилающих поверхностей на горных склонах в заказнике «Их Нарт» (сомон Сайхандулам, 28.08.2015). Table 2. The temperature of the litter and underlying surfaces on mountain slopes in the reserve "Ikh Nart" (Somon Sayhandulaan, 28.08.2015).
№ п\п Время измерений Температура, °С погода
опад растений поверхность скал поверхность щебня поверхность растений (стебли, листья)
1 10-50 39.9 26.9 35.2 27.1 ясно, ветер, порывы
2 11-25 41.2 31.4 36.1 22.6 ясно, штиль
3 11-50 40.9 30.7 35.9 24.4 ясно, ветер, порывы
Заметным элементом в растительном покрове Гоби является лук многокорневой (Allium polyrrhizum). Он накапливает большую надземную и подземную массу, что способствует созданию большого объема органического вещества в надземной и подземной сферах. После отмирания он формирует микробиотопы темно-коричневого цвета с температурой, значительно превышающей температуру на поверхности щебня. По измерениям в мелкосопочно-останцовом массиве заказника «Их Нарт» в конце августа 2015 г., с 12 до 13 ч., при ясной и безветренной погоде максимальная температура на поверхности отмершей дерновины лука достигала +50°С, средняя из десяти измерений составляла +42.2±2.6°С; при этом температура щебня была +35.0±2.1°С, а вегетирующих особей лука +27.8±1.0°С. Облачность и порывистый ветер нивелируют различия до 1-2°С.
Данные многолетних наблюдений по температуре различных поверхностей пустынь Гоби позволяют сделать вывод о том, что происходит увеличение площади биотопов, занятых растительностью.
Это является существенным фактором, влияющим на формирование гидротермического режима и микроклимата в экосистемах Гоби. Особенно это заметно по температуре на возникающих повсеместно формах нанорельефа. Современная поверхность гобийской пустыни осложнена большим количеством разнообразных форм нанорельефа в виде бугров или песчаных кос под различными видами кустарников, кустарничков и многолетних травянистых растений. Примечательная особенность нанорельефа - наличие песчаного материала, перемешенного с остатками разложившихся частей растений на склонах или в центре бугра, окруженного надземными частями растений; с этим связано образование ветровой тени, где турбулентный поток ослаблен, в отличие от поверхностей без прикустовых бугров. Так, по измерениям в августе 2015 г. в 13 ч. при ясной солнечной и безветренной погоде температура песка на склоне прикустового бугра чия блестящего (Achnatherum splendens) достигала +62.9°С, в то время как на песчано-щебнистой поверхности в сайре, она была почти на 20°С меньше. Разница температур между зелеными частями чия и песчаной поверхностью почвы в сайре составляла 34°С. Более показательным является пример
с измерением температуры на поверхности прикустовых бугров ковыля и караганы. Среди разреженных особей Stipa sp. песок на вершине прикустового бугра, прикрытого с поверхности разложившейся органикой, нагревался до +68.1°С; а в кроне Сaragana 1еисорЫоеа - до +64.0°С. При сравнении с контролем там же в солнечную погоду, при отсутствии ветра, разница температур может достигать 20-25°С и более. В пасмурную и ветреную погоду различия нивелируются.
Уникальным природным образованием в Гоби являются биотопы, формирующиеся под влиянием крупных деревьев вяза приземистого (мелколистного, ильмовника; Ulmus pumila L.), растущих по берегам русел временных водотоков. На территории сомона Мандах 25-26.08.2015 г. в котловине, осложненной мелкосопочными останцами и руслами временных водотоков, был найден вяз высотой около 10 м, площадью кроны 144 м2 и диаметром ствола у корневой шейки коло 2 м. Наблюдения, проведенные с 15 до 16 ч. при солнечной, но ветреной погоде, дали следующий результат. Температура песчано-мелкощебнистой поверхности в русле и на берегу сайра под влиянием прямых солнечных лучей составляла +43+50°С, на границе раздела сайр - крона вяза +34.9°С, у ствола дерева в полной тени +17°С, что было на 26-33°С ниже, чем на контроле. Температура почвогрунтов на глубине 0.2 м в сайре составила +17.3°С, под кроной вяза +13.5°С. Температура поверхности ствола в тени кроны варьировала от +18 до +21°С, ветвей и листьев в кроне на высоте 3-4 м - +16+17°С. Следовательно, появление деревьев с хорошо развитой кроной приводит к возникновению биотопов, значительно отличающихся по температуре от биотопов, находящихся в межкроновых пространствах.
Не менее важным фактором, влияющим на формирование температуры в приземном слое воздуха в Гоби, являются горные системы, обладающие большой площадью поглощения и отражения коротковолновой солнечной радиации. Так же, как межсайровые водоразделы и сайры, склоны гор увеличивают площади, занятые травянистыми и кустарниковыми сообществами. Это, безусловно, влияет как на структуру радиационного и теплового баланса горных экосистем, так и на температуру подстилающей поверхности. Из данных таблицы 3 следует, что в горах наиболее высокая температура на поверхности щебня отмечена днем, а низкая - в вечерние часы. Суточная амплитуда температур поверхности щебня составляет около 30°С. Температура поверхности многолетних трав и кустарников менее контрастна (16.2°С). В вечерние и ночные часы более теплой является поверхность растений, а температура поверхности скал и щебня различается не столь значительно. Температура поверхности скал ниже температуры поверхности щебня; суточная амплитуда температуры на поверхности скал почти на 10°С меньше, чем на поверхности щебня. Расселение растений на горные склоны приводит, с одной стороны, к усилению контрастов температуры на поверхности, с другой, к увеличению поглощения солнечной радиации, в процессе жизнедеятельности растений.
Таблица 3. Температура подстилающих поверхностей в заказнике «Их Нарт» (2015 г.). Table 3. Temperature (°C) underlying surfaces in the sanctuary "Ikh Nart" (2015).
Дата Время Температура подстилающей поверхности, °С
скалы Щебень растения
27.08. 20-50 17.3±1.1 12.5±0.7 14.1±0.2
28.08. 10-45 29.9±1.9 35.7±1.6 27.2±1.2
28.08. 13-40 35.4±5.1 42.2±2.4 30.3±0.6
28.08. 21-45 21.1±1.9 18.8±1.2 20.4±1.1
28.08. 21-50 16.1±1.4 15.8±1.5 17.2±0.6
28.08. 22-10 14.8±2.6 14.1±1.3 17.1±0.1
Важным фактором, влияющим на температуру подстилающей поверхности, является деятельность животных. Следы их работы заметны по небольшим прикопкам под различными видами растений и в виде выбросов грунта. Как показали наши наблюдения, температура поверхности скал более стабильна, чем щебнисто-каменистая поверхность гамад: медленнее нагревается и медленнее остывает, и имеет более низкую температуру (табл. 3), что, вероятно,
благотворно сказывается на микроклимате колоний почвенных грызунов, которые нередко локализуются в горах вблизи крупных обломков скал.
Многочисленные животные, обитающие на поверхности и в почве, влияют через выбросы почвогрунтов на альбедо подстилающей поверхности. Темная поверхность гамад становится более светлой за счет выбросов грунта желтовато-палевого цвета. Измерения температуры на выбросах грунта животных в заказнике «Их Нарт» на юго-востоке Гоби свидетельствуют о том, что температура здесь выше, чем на участках вне выбросов (табл. 4). Максимальная температура на выбросах грунта в дневные часы составляла +50°С, что на 6°С выше, чем на поверхности щебня. Температура воздуха в глубине нор и прикопках животных варьировала в диапазоне от +17 до +28°С, на поверхности щебня - от +15 до +46°С, а на поверхности выбросов грунта из нор и прикопок - от +20°С до +50°С.
Таблица 4. Влияние животных, обитающих на поверхности и в норах, на температуру подстилающей поверхности в Гоби (27-28.08.2015 г.). Table 4. The impact of animals living on the surface and in burrows, on the temperature of the underlying surface in the Gobi (27-28.08.2015).
№ п\п Время Температура, °С
внутри норы поверхность грунта из норы поверхность щебня
1 07-50 21.5 20.1 15.5
2 08-45 27.9 23.9 19.7
3 09-45 18.5 31.8 26.4
4 11-30 17.5 30.6 24.3
5 11-35 24.7 48.5 41.7
6 11-46 24.7 36.7 36.6
7 13-15 26.1 45.1 46.0
9 16-00 25.8 49.6 43.4
10 18-00 - 38.1 36.8
11 22-00 27.4 22.1 21.8
Средняя 23.7±3.8 34.6±10.8 31.2±10.9
Следовательно, роющая деятельность животных, с одной стороны, способствует усилению контрастности температур, а с другой, влияет на формирование биотопов с более высокой температурой, чем в биотопах, типичных для Гоби.
Заключение
Температура подстилающей поверхности в пустынной зоне Монголии в летне-осенние месяцы неоднородна и варьирует в широких пределах. В дневные часы она минимальна на поверхности вегетирующих растений и на почве под растениями, максимальна на поверхности опада многолетних травянистых растений и древесно-кустарниковых видов. Ночью температурные различия меньше. Профили температуры подстилающей поверхности, независимо от места проведения измерений, выглядели сходным образом; различия касались лишь абсолютных значений величин. Неоднородность температуры различных подстилающих поверхностей является специфической чертой пустынной зоны Центральной Азии и это, вероятно, важный фактор, влияющий на накопление влаги конденсационного происхождения в почвенно-грунтовой толще, в периоды отсутствия атмосферных осадков.
За последние 50-60 лет в пустынях Центральной Азии появились и расширились площади растительных сообществ на мезоплакорах и в сайрах, возросло количество колоний грызунов, увеличилась масса опада растений. Обусловленная этими процессами фрагментация экотопов гамад в Гобийской зоне Монголии увеличивает экстремальность температур. Результаты многолетних исследований, проведенных в пустынях Центральной Азии (Каракумы, Гоби), показали, что при зарастании пустынь растениями в 2 раза уменьшается альбедо поверхности, усиливается теплообмен в почве. На фоне снижения турбулентного теплообмена в приземном слое воздуха днем и уменьшения потери тепла за счет радиационного выхолаживания поверхности почвы ночью возрастает доля энергии радиационного баланса, затрачиваемого на эвапотранспирацию (Дедков,
Гунин, 1982). Отражательная способность Земли уменьшается, а поглощение солнечного тепла увеличивается. Вероятно, поэтому в годовом цикле тепловой баланс Земли смещается к плюсовым значениям. Мы предполагаем, что именно усиливающая свое влияние биота (растения, животные) в пустынях Центральной Азии оказывает существенное воздействие на изменение климата Земли, через изменение структуры радиационно-теплового баланса и уменьшения отражения солнечной радиации из-за того, что поверхность некогда «чистого» пустынного отражателя Земли становится более «мутной».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Даважамц Ц. 1954. Пастбища и сенокосы северной части Убурхангайского аймака МНР: Автореф. дис .... канд. биол. наук. Л. 18 с.
Дедков В.П., Гунин П.Д. 1982.Теплообмен экосистем Репетекского биосферного заповедника и использование его показателей в мониторинге опустынивания // Экологический мониторинг в биосферных заповедниках социалистических стран. Пущино: Пущинский центр биологических исследований. С. 180-205.
Дедков В.П., Гунин П.Д. 2013. О роли растительности пустынь Центральной Азии в изменении климата // Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. Серия Естественные науки. № 7. С. 110-118.
Дедков В.П., Гунин П.Д. 2014. О микроклимате природных оазисов крайнеаридной пустыни Заалтайской Гоби //
Аридные экосистемы. Т. 20. № 4 (61). С. 37-49. Казанцева Т.И. 2009. Продуктивность зональных растительных сообществ степей и пустынь Гобийской части
Монголии М.: Россельхозакадемия. 336 с. Казанцева Т.И., Бажа С.Н., Гунин П.Д., Данжалова Е.В., Дедков В.П., Дробышев Ю.И., Дугаржав Ч., Хадбаатар С. 2015. Многолетняя динамика растительных сообществ сухих и пустынных степей Центральной Монголии (на примере Увэрхангайского аймака) // Ботанический журнал. Т. 100. № 3. С. 249-270.
Петров М.П. 1973. Пустыни земного шара. Л.: Наука. 435 с.
Слемнев Н.Н., Гунин П.Д., Казанцева Т.И. 1994. К вопросу о естественном семенном возобновлении растений-
доминантов в экосистемах пустынь Монголии // Растительные ресурсы. Т. 30. Вып. 4. С. 1-5. Юнатов А.А. 1950 Основные черты растительного покрова Монгольской Народной Республики // Труды
Монгольской Комиссии АН СССР. Вып. 39. М.: Изд-во АН СССР. 223 с. Юнатов А.А. 1974 Пустынные степи северной Гоби в Монгольской Народной Республике. Л.: Наука. 132 с.
THE TEMPERATURE OF SOILS IN THE GOBI ECOSYSTEM AND FACTORS
INFLUENCING ITS CHANGE
© 2016. V.P. Dedkov*, V.I. Kazantseva**, P.D. Gunin***, Yu.I. Drobyshev***
*Immanuel Kant Baltic Federal University Russia, 236041, Kaliningrad, A. Nevsky str., 14. E-mail: [email protected] **V.L. Komarov Botanical Institute RAS Russia, 197022, St.-Petersburg, Professor Popov str., 2. E-mail: [email protected] ***A.N. Severtsov Institute of Ecology and Evolution RAS Russia, 119071, Moscow, Leninskyprospect, 33, E-mail: [email protected]
The temperature of the underlying surface in the desert area of Mongolia in summer and autumn months is inhomogeneous and varies within wide limits. In the daytime it is minimal on the surface of growing plants and under them; the maximum on the surface of the litter dead wood of trees and shrubs. Night temperature differences less. The temperature profiles of the underlying surface, regardless of the place of measurement, looked similarly; differences concerned only absolute values. The inhomogeneity of the temperature of various underlying surfaces is a specific feature of the desert zone of Central Asia, and is probably an important factor influencing the accumulation of moisture condensation in a soil layer during periods of no precipitation. Reinforcing their influence, plants and animals in the deserts of Central Asia have a significant impact on changing the Earth's climate, through changes in the structure of radiation-heat balance and reduce the reflection of solar radiation due to the fact that the surface of the once "pure" reflector of the desert land becomes more "cloudy".
Keywords: Mongolia, desert, underlying surface, temperature, microclimate, heat balance.
