Взаимодействие водного и климатического факторов в растительных рядах Кизлярского залива через триггерную систему Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК 581.9(1-925.22)

ВЗАИМОДЕИСТВИЕ ВОДНОГО И КЛИМАТИЧЕСКОГО ФАКТОРОВ В РАСТИТЕЛЬНЫХ РЯДАХ КИЗЛЯРСКОГО ЗАЛИВА ЧЕРЕЗ ТРИГГЕРНУЮ СИСТЕМУ

© 2009 г. М.И. Джалалова, Р.М. Загидова

Прикаспийский институт биологических ресурсов Caspian Institute of biological resources

Дагестанского научного центра РАН of the Dagestan Scientific Center of the RAS,

ул. М. Гаджиева, 45, Махачкала, 367025, M. Gadjiev St., 45, Makhachkala, 367025, pibrdncran@icc-mt.net pibrdncran@icc-mt.net

Выделены две подсистемы — участок прямого и косвенного контакта, между которыми совершается переход через промежуточную полосу. Выявлено, что переходные полосы представляют собой экосистемы, реакция которых на изменение внешних условий имеет триг-герный характер и обладает гистерезисными свойствами.

Ключевые слова: прибрежная полоса, переходная полоса, экосистемы, триггерная система, гистерезисные свойства.

Reaction to change of external conditions of the ecosystem transitive strip has trigger character.

Keywords: coastal strip, transitive strip, ecosystems, trigger system, gisterithys features.

Колебания уровня Каспийского моря, наиболее значительные в четвертичный период имеют место и в настоящее время. Наиболее подвержена изменениям береговая полоса в интервале отметок от 29 до 25 м. При регрессии - это освобождение акватории суши, рост площадей солончаков и галофитов, при трансгрессии, - наоборот, затопление, подтопление, заболачивание, рост площадей тростниковых плавней и сильно засоленных лугово-болотных почв [1]. Для последних лет характерна некоторая стабилизация уровенного режима моря.

Исследования проводились в районе Кизлярского залива. Этот район вследствие геоморфологических условий в наибольшей степени находится под влиянием современного повышения уровня Каспия. Стационарные исследования проводились на заложенной трансекте в направлении с запада на восток от 14-го разъезда железной дороги Махачкала-Астрахань до современного уреза Каспийского моря.

В схеме почвенно-географического районирования исследуемая территория относится к Прикаспийской провинции светло-каштановых и бурых полупустынных почв, солонцовых комплексов, песчаных массивов и пятен солончаков. В почвенном покрове преобладают солончаки, луговые и лугово-болотные почвы, луговые карбонатные, каштановые солонцеватые. Небольшими массивами представлены песчаные почвы [2].

Особенности растительных сообществ во многом определяются параметрами ландшафтообразующих компонентов, климатических и геоморфологических, играющих ведущую роль в обособлении геосистем. Растительность как биотический компонент любой природной экосистемы играет решающую роль в ее структурно-функциональной организации. Важной особенностью экосистемы является способность переключаться из одного режима функционирования в другой, что соответствует нескольким устойчивым стационарным состояниям системы. В связи с этим необходимо построение и исследование модели конкретной экосистемы, реакция которой на изменения

внешних условий, в частности, колебания уровня Каспийского моря, имеет триггерный характер.

Длительные наблюдения на стационарных участках и анализ основных экологических факторов - рельефа, почв, почвенного и растительного покрова - говорят об объекте нашего исследования как о системе, состоящей из двух подсистем. Участок прямого контакта - территория непосредственного воздействия наступающего моря, приуроченная к прибрежным мелководьям с преобладанием гидрофильной растительности, и участок косвенного контакта с проявлением опосредованного влияния моря, представленный первичными ландшафтами с коренной (плакорной) растительностью, которые в целом представляют систему в виде триггера, обладающего гестерезисными свойствами. Переход совершается через наиболее динамичный (промежуточный) участок - переходную полосу.

Участок прямого контакта - это часть суши непосредственного прямого контакта с морской водой, гипсометрический уровень которого соответствует примерно 26-27 м ниже уровня мирового океана. Почвы здесь болотные, лугово-болотные, с сульфатно-хло-ридным типом засоления и очень сильной степенью засоления. В зоне прибрежной полосы доминирует формация настоящей солончаковой растительности Salicornieta europaeae. Галофильная растительность включает сообщества солончаков и засоленных лугов и представлена классами формаций Suaeda prostratae, Salsoeta sodae, Halimioneta pedunculatae и засоленных лугов PuccineШeta giganteae, Aeluropeta Ш^т^. Воздушно-водная растительность представлена формациями тростника южного (Phragmiteta australis), камыша озерного (Scirpeta lacustris), рогоза узколистного (Typheta angustifoliae), рогоза Лаксмана (Typheta laxmannii). Общее количество основных доминантов представлено 12 видами, которые по отношению к фактору увлажнения в основном относятся к мезофитам и мезоксерофитам.

Это относительно широкая полоса, подверженная подтоплению и сильному увлажняющему эффекту,

где в биотических комплексах идут активные гидрогенные и галогенные сукцессии.

Для участка косвенного контакта характерен зональный тип пустынных и полупустынных сообществ, на светло-каштановых солонцевато-солончаковых легкосуглинистых почвах. Гипсометрический уровень соответствует примерно - 24,5 м ниже уровня мирового океана. Уровень грунтовых вод находится на глубине 1,2-3 м. Засоление профилей хлоридно-сульфатное, степень засоления варьирует от средней до сильной. Растительность в основном полынно-эфемеровая в комплексе с полынно-солянковыми и многолетнесолянковыми сообществами с участием Artemisia taurica, Petrosimonia brashiata, Salsola den-droides, Poa bulbosa, Eremopyrum orientale. Общее количество доминантов 13, среди которых большая часть ксерофиты.

Основу растительности формирует лугово-солянковый комплекс, где наибольшая роль принад-

В переходной полосе между двумя подсистемами устойчивы элементы как одной подсистемы, так и другой, поэтому на ней можно встретить растительные сообщества как мезофитной, так и ксерофитной ориентации. Такие виды, как Limonium meyeri, Sali-cornia europaea, Halimione verrucifera, Aeluropus litto-ralis, Phragmites australis, Tripolium vulgare, относящиеся к мезофитам и мезоксерофитам, и ксерофиты Eremopyrum orientale, Anisanta tectorum встречаются и на переходной полосе.

Система, обладающая двумя или несколькими устойчивыми стационарными состояниями, между которыми возможны переходы, называется триггерной [3]. Устойчивость триггерной системы зависит от начальных условий. Переход из одной подсистемы в другую совершается только при участии внешних сил. В роли внешних сил в природе выступают флуктуации одного из постоянных факторов среды: увлажнения, температуры, длительности затопления (рисунок).

Модель, обладающая триггерными свойствами, показана на графике в форме S-образной зависимости фитомассы от длительности затопления.

лежит полукустарничкам галофитам с участием Poa pratensis, Limonium gmelinii, Agropyron pectinatum, Festuca valesiaca, Artemisia santonica.

Переходная полоса, расположенная между участками прямого и косвенного контакта, характеризуется повышенным видовым разнообразием и представлена 18 видами. Почвы луговые и лугово-каштановые, отличающиеся изменением засоленности и солонцева-тости. Засоление профилей хлоридно-сульфатное, с сильной степенью засоления. Ландшафт несет черты полноценного лугово-степного комплекса. Основные жизненные формы в этих сообществах относятся к мезоксерофитам и ксерофитам. Наиболее распространены луга на засоленных почвах с преобладанием формаций Puccinellieta distantis, Cariceta mеlan-ostachyeae, Elytrigieta repentis (галофитный вариант). Основные группы доминантов на исследуемых участках представлены в таблице.

F

Зависимость фитомассы прибрежной зоны Кизлярского залива от длительности затопления: 1 - участок косвенного контакта; 2 - участок прямого контакта; Е- фитомасса;

А - увлажнение

Горизонтальная ось - значение фактора А определяет состояние увлажнения. Вертикальная ось характеризует состояние системы с помощью Б. Тогда рав-

Экологические группы основных доминантов на исследуемых участках

Участок косвенного контакта Переходная полоса Участок прямого контакта

1. Suaeda microphilla 1. Tamarix hohenackeri l. Tamarix hohenackeri

2. Alyssum desertorum 2.Petrosimonia brashiata 2.Petrosimonia brashiata

3. Kochia prostrate 3. Salsola dendroides 3. Frankenia hirsute

4. Artemisia taurica 4. Anisanta tectorum 4. Limonium meyeri

5. Tamarix hohenackeri 5. Poa bulbosa S. Salicornia europaea

6.Petrosimonia brashiata 6. Filago arvensis б. Halimione verrucifera

7. Salsola dendroides 7. Polygonum aviculare l. Puccinellia gigantean

8. Petrosimonia 8. Frankenia hirsute S. Aeluropus littoralis

oppositifolia 9. Limonium meyeri 9. Phragmites australis

9. Poa bulbosa 10.Salicornia europaea lO. Tripolium vulgare

10.Eremopyrumorientale 11 . Salsola oppositifolia ll .Scirpus lacustris

ll.Frankenia hirsute 12. Halocnemum Strobilaceum l2.Typha angustifolia

12.Alhagi pseudalhagi 13.Puccinellia gigantean

13.Anisanta tectorum 14.Halimione verrucifera

15Aeluropus littoralis

16.Phragmites australis

17.Tripolium vulgare

18.Eremopyrum orientale

S2

новесное состояние двух подсистем изобразятся в форме 8-образной кривой. Движение по траектории в прямом и обратном направлениях проходит разными путями. При увеличении фактора увлажнения переход систем из ксерофитного состояния в мезофитное произойдет в точке А2. Увеличение роли зонального фактора приводит к возврату системы к ксерофитному состоянию и отвечает точке А!. Какое направление имеют эти переходы, зависит от того, происходит увеличение или уменьшение внешних факторов (длительности увлажнения).

Указанное свойство системы - совершать переход из одного состояния в другое различными путями в зависимости от направления изменения значений параметра - называется гестерезисом [3].

В триггерной границе соседних подсистем гистере-зисный характер выражается в том, что структурный элемент одной подсистемы появляется раньше, чем полностью исчезает либо утрачивает свои структурные основные элементы предыдущая подсистема [4].

Множественность стационарных состояний и связанные с ней гистерезисные и триггерные явления иг-

Поступила в редакцию_

рают важную роль как средства регулирования биологических систем. Чем устойчивее система, тем дольше она сохраняет свое прежнее качество и тем резче переход между участками косвенного и прямого контакта.

Таким образом, выявлено, что переходные полосы представляют собой экосистемы, реакция которых на изменение внешних условий имеет триггерный характер и обладает гистерезисными свойствами.

Литература

1. Залибеков З.Г. Процессы опустынивания и их влияние

на почвенный покров. (Затопление береговой полосы Каспийского моря и формирование морской «пустыни»). М., 2000. С. 66-89.

2. Сулейманова М.И. Динамика растительности примор-

ской полосы Терско-Кумской низменности при различных циклах затопления // Аридные экосистемы. 2002. Т. 8, № 17. С. 25-30.

3. Рубин А.Б. Биофизика : в 2 т. Т. 1. М., 1987. 319 с.

4. Сальников А.Л. Динамика и особенности формирования

фитоценозов буферных зон дельты Волги : автореф. дис. ... канд. биол. наук. Астрахань, 2000. 22 с.

12 августа 2008 г.