ПРОДУКТИВНОСТЬ СТЕПНЫХ ЭКОСИСТЕМ (К 90-ЛЕТИЮ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ ПРОФЕССОРА Н.И. БАЗИЛЕВИЧ)


В 2000 г. исполняется 90 лет со дня рождения Н.И. Базилевич - выдающегося ученого, почвоведа, геохимика и эколога. Около 60 лет своей жизни она отдала изучению степей. Еще в 1932 г. она поступила на почвенно-географический факультет МГУ, а в 1937 г. блестяще его закончила зрелым специалистом. Тема ее диссертационной работы была посвящена процессами осолодения почв степей Окско-Донской равнины и равнин юга Западной Сибири. Уже тогда Н.И. проявляла себя как яркий исследователь степей, создающий вокруг себя атмосферу творчества. В ее становлении как молодого ученого принимают участие Н.А. Качинский, И.Н. Антипов-Каратаев, В.А. Ковда, А.А. Роде, Н.В. Орловский и др.
После войны Н.И. Базилевич продолжила заниматься изучением почв семиаридных и аридных территорий: исследует засоленные и содовые почвы юга Западной Сибири, участвовала в экспедициях по проектированию лесных полос (1949), изучению такыров Западной Туркмении (1950), целинных земель Алтайского края (1954) и др. Работы на юге Западной Сибири по засоленным и содовым степным почвам легли в основу ее докторской диссертации «Геохимия содового засоления», позже опубликованную как монографию (1965). Именно с Барабинскими степями, связаны замечательные страницы жизни и творчества Н.И. Базилевич: ею опубликованы первые монографии – «Типы засоления природных вод и почв Барабинской низменности» и «Основные черты геоморфологии и геологии Барабинской низменности» (совместно с Е.П. Покрасс), не потерявшие актуальности и по сей день.
В 1965 г. Н.И. совместно с Л.Е. Родиным публиковала монографию «Динамика органического вещества и биологический круговорот зольных элементов и азота в основных типах растительности земного шара». Совместно с коллегами и последователями. В качестве редактора и основного автора она участвует в подготовке книги «Методы изучения биологического круговорота в разных природных зонах» (1968). Спустя десятилетие расширенный состав авторов, получивших опыт при проведении Международной Биологической Программы (МБП), выпустят новое издание этой книги.
Участие в МБП для Н.И. Базилевич ознаменовалось возвращением в Барабинскую степь. Здесь на стационаре Карачи под научным руководством Н.И. Базилевич и А.А. Титляновой трудился большой коллектив почвоведов, ботаников, зоологов, географов. Итогом стала 2-томная монография «Структура, функционирование и эволюция системы биогеоценозов Барабы». Параллельно с работами по изучению продуктивности природных экосистем и созданию моделей их функционирования она продолжала исследования процессов засоления степных почв. Совместно с Е.И. Панковой в 1968 г. ею была разработана новая классификация засоления почв, которой специалисты пользуются вот уже почти 30 лет в качестве справочного пособия и инструкции. В эти же годы ею готовится коллективная монография «Засоленные почвы Европейской части СССР», а в 1976 г. под ее научной редакцией и авторством выходит карта «Карта типов химизма засоления почв СССР». В эти же годы было начато ее активное сотрудничество с многими специалистами из Института географии (Р.И. Злотин, А.В. Дроздов, А.А. Тишков и др.), МГУ (Т.Г. Гильманов), математиками-экологами из Вычислительного центра РАН. В 1979 г. Н.И. Базилевич перешла из Института почвоведения РАСХН на работу в Институт географии РАН, где продолжала свои исследования степей, в первую очередь в Центрально-Черноземном заповеднике, опубликовала серию статей по продуктивности травяных экосистем (совместно с А.А. Тишковым, Т.Г. Гильмановым, Н.В. Семенюком, Н.Г. Царевской, М.В. Давыдовой, Е.И. Шмаковой монографию «Географические закономерности структуры и функционирования экосистем» (Базилевич, Гребенщиков, Тишков,1986), последнюю свою монографию (1993) по продуктивности экосистем Северной Евразии, разделы в коллективных монографиях «Биологическая продуктивность травяных экосистем» (1988) и др.
Принимая во внимание заслуги в изучении продуктивности степей нашего учителя и старшего коллеги мы хотели бы сделать несколько обобщений в этой области, обращая внимание на то, что работа в лаборатории биогеографии Института географии РАН совместно с Н.И. Базилевич в течении почти 20 лет позволила совершенно иначе, чем ранее относится к проблемам географии и многолетней динамики продуктивности степных экосистем.
Как тип экосистем степи в пределах Евразии распространены достаточно широко: на равнинах - от зоны тундр до субтропиков, а в горах (в зависимости от экспозиций и инверсий) - от низкогорий до высокогорий. И везде сохраняется однотипность не только растительного покрова, обусловленная составом жизненных форм растений, но и сходство параметров и характера продукционных процессов. В настоящее время в базе данных продуктивности экосистем, которую всю жизнь собирала Н.И. Базилевич и ее ученики и последователи (см. Базилевич и др., 1986; Базилевич, 1993) данные разных авторов об около 500 измерениях запасов и продукции фитомассы степных экосистем Евразии, что позволяет сделать ряд заключений и выявить некоторые закономерности:
1. Общие запасы живой и мертвой фитомассы подземной и надземной фитомассы колеблются в пределах 10-60 т/га, достигая своего максимума в условиях оптимального увлажнения (при олуговении), а минимума - при сильных антропогенных нагрузках и процессах опустынивания. С учетом запасов органического вещества почвы биом степей может рассматриваться, также как и лесной биом, в качестве ведущего для увеличения депонирования углерода. Не иначе как только действиями «лесного лобби» можно объяснить тот факт, что вопросы международного сотрудничества в России в отношении регулирования глобального углеродного цикла связываются с лесами, а не с болотами и степями, где депонирование углерода происходит более активно и эффективно. А экосистемы зрелых и старовозрастных лесов являются скорее активными поглотителями кислорода (в связи с преобладанием диссимиляции над ассимиляцией) и «выделителями» СО2. Следует напомнить, что запасы органического вещества в степных почвах, в первую очередь в черноземах, может достигать 600-700 т/га (Тишков, 1996), т.е. в 3-4 раза больше, чем в лесах, а процесс аккумуляции углерода (формирования органогенного горизонта) идет тысячелетиями (в отличие от лесов, где сроки депонирования углерода в древесине измеряются 100-200 годами - до достижения лесом зрелого возраста).
2. Запасы живой фитомассы в степных экосистемах колеблется от 5 до 40 т/га. Различия связаны с зональной и поясной принадлежностью экосистем, условиями обеспечения влагой и наличием антропогенных нагрузок (особенно выпаса). Наивысшие показатели характерны для настоящих умеренно засушливых степей Европейской России и луговых степей Западной Сибири. Относительно сходство параметров запасов живой фитомассы зональных ненарушенных степей достигается стратегией степной растительности при возрастании экстремальности условий перераспределять продукцию между от надземных к подземным органам. Так, соотношение надземной и подземной фитомассы минимально (1:2-5) в Европейских степях, а максимально в Забайкалье (1:20-30) и в южно-сибирских горных котловинах (1:30-50). Аналогичным образом резкое преобладание живых подземных органов отмечается и в криоридных степных рефугиумах Восточной Сибири. Механизмы устойчивости степей напрямую связаны именно с запасами фитомассы, которые колеблются по годам в зависимости от количества осадкой, летней засухи и весеннего влагозапаса, определяемого мощностью снежного покрова и условиями его таяния весной. Сглаживание флуктуаций запаса живой фитомассы происходит за счет изменения вклада в ее формирование растений разных экологических групп, а также за счет различий в реакции надземной и подземной сфер фитоценоза и совпадения эндогенных циклов развития эдификаторов и доминантов (например, злаков и бобовых).
3. Важным показателем структуры ненарушенной степной экосистемы являются запасы мертвой фитомассы и соотношение ее элементов (мертвых подземных органов, подстилки, ветоши и опада). Собственно воздействие антропогенных факторов может не вызывать снижения запасов и продукции фитомассы, но однозначно повлияет на величины запаса мертвой фитомассы. В Европейских степях России запасы подземных органов достигает 5-15 т/га, а в Азиатских степях - до 30-40 т/га. В надземной сфере при отсутствии выпаса, сенокошения или постоянных палов накапливается до 5-15 т/га растительных остатков в виде ветоши и подстилки и снижается в 3-5 раз при хозяйственном использовании растительного покрова. Проблема сохранения степных экосистем в заповедниках часто связывают именно с избыточным накоплением мертвой надземной фитомассы и развитием в связи с этим процессов мезофилизации (Семенова-Тянь-Шаньская, 1966; Утехин, 1977; Тишков, 1984). Нами решение проблемы сохранения и восстановления природных степей связывается как раз с умеренным экстенсивным использованием в качестве естественных кормовых угодий, введением режимов управления (регламентированного выпаса, реинтродукции копытных, ранчеводства, направленных палов, периодического сенокошения и пр.). Такая стратегия позволит стабилизировать процессы накопления надземных растительных остатков и деградации охраняемых степных земель.
4. По параметрам годичной продукции, как главному показателю функционирования, степным экосистемам нет равных среди зональных экосистем России. При этом в разных подзонах степной зоны продукция меняется в соответствии с гидротермическим режимом. В подзоне луговых степей Европейской России показатели продукции достигают 25-30 т/га в год, где они выше запасов фитомассы (т.е. больше, чем в самых продуктивных лесных экосистемах), колеблясь от 2-10 (в сухих степях) до 10-30 (в луговых степях). Основная доля продукции приходится на продукцию подземных органов, которая в Европейской России превышает надземную продукцию в 1,5-3,0, а в Азиатской - в 4-10 раз. Деградация растительного покрова и почв способна снизить уровень продукции степей, хотя на первых стадиях антропогенной трансформации этот показатель может превышать аналогичных показатель для ненарушенной экосистемы. Аналогичным образом, продукция средних и предклимаксных стадий сукцессии степной растительности может быть существенно выше, чем в климаксе (Тишков, 1986).
5. Показатели продуктивности, закономерности ее формирования и трансформации важны при оценке состояния и планирования мероприятий по сохранению и восстановлению степных экосистем. Суть их учета в этих действиях заключена в необходимости ориентации исходно на показатели, характерные для природных экосистем. Так, искусственные травяные сообщества, конструируемые на месте зональных степей в процессе формирования кормовых угодий или при рекультивации нарушенных земель обычно имеют структуру запаса и продукции фитомассы, отличающуюся от таковой у природных экосистем. Из-за этого, создаваемые экосистемы не устойчивы и замещаются сорно-бурьянными комплексами. Для реализации идеи развития в степной зоне экологических сетей охраняемых природных территорий разного статуса и принадлежности потребуется широкое внедрение экологической реставрации нарушенных степных земель для восстановления степных экосистем в «ключевых регионах устойчивого развития» и в «экологических коридорах» (Тишков, 1996). Благодаря кропотливой многолетней работе Н.И. Базилевич и ее учеников, последователей и коллег мы имеем сложившиеся представление о закономерностях структуры и функционирования степных экосистем - своего рода «портрет» организации экосистем с известными параметрами продуктивности «исчезающего биома» в конце ХХ века.

А.А. Тишков, Н.Г. Царевская


Для того чтобы оставить комментарий вы должны авторизоваться на сайте! Вы также можете воспользоваться своим аккаунтом вКонтакте для входа!