РЕАКЦИЯ НИЗКОГОРНО-СТЕПНЫХ ЛАНДШАФТОВ ЮЖНОГО УРАЛА НА ИЗМЕНЕНИЕ УВЛАЖНЕНИЯ 

THE LOW-MOUNTAIN STEPPE LANDSCAPES REACTION TO THE HUMIDIFICATION CHANGES (THE SOUTHERN URALS) 

Г.М. Леонова

G.M. Leonova 

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет (Россия, 119234, Москва, Ленинские горы, 1)

Lomonosov Moscow State University, Faculty of Geography (Russia, 119234, Moscow, Leninskie Gory, 1) 

 

e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

Под действием современных климатических флуктуаций происходит изменение структуры межкомпонентных связей в степных и лесостепных ландшафтах. Взаимоотношения между степью, лесом и кустарниковыми сообществами в этих условиях – предмет данного исследования.

Due to contemporary climate fluctuations the structure of inter-component relationships in steppe and forest-steppe landscapes is changing. The «forest – shrub – steppe» relationship is the subject of this study. 

Климатическая тенденция на Южном Урале

За последние тридцать лет рядом исследователей [1] был отмечен положительный тренд годовых сумм осадков на территории России наряду с тенденцией роста весенних и зимних температур. На Южном Урале в конце XX века также был зафиксирован рост годового количества осадков наравне с увеличением их суточного максимума [7]. Тем не менее в настоящее время наблюдается стабилизация роста годовых сумм осадков, при этом режим их выпадения в течение года меняется: количество осадков, выпадающих в зимне-весенний период, по-прежнему возрастает, тогда как во второй половине лета и начале осени ожидается их снижение [2]. Рост весенних и зимних осадков приводит к увеличению мощности снежного покрова, соответственно, запасы влаги в почве возрастают. Однако уменьшение летних осадков и рост летних температур [1], напротив, приводят к иссушению почвы в соответствующий период. Непосредственно на территории района исследования за последние двадцать пять лет также была зафиксирована тенденция увеличения мощности снежного покрова зимой (в 2016 году сумма зимних осадков на 80,5 мм больше среднего многолетнего значения) наряду с его более интенсивным снеготаянием в весенний период за счет роста весенних температур [4]. Летом же, напротив, количество осадков сокращается (значения в 2016 году на 83,5 мм меньше среднего многолетнего) при возрастании температур (как среднесуточных, так минимальных и максимальных): 2,1°С, 3,0°С и 0,5°С соответственно [4].

Материалы и методы

Район исследования представляет собой две заповедные территории на Южном Урале, расположенные в степных и лесостепных ландшафтах. Участок Оренбургского заповедника «Айтуарская степь», существующий с 1989, расположен преимущественно в пределах ландшафта структурно-эрозионного складчатого грядово-балочного низкогорья, сложенного чередующимися пластами карбоновых и пермских осадочных пород, с останцами эоценовых поверхностей выравнивания, под петрофитными разнотравно-ковыльно-типчаковыми степями на черноземах южных маломощных сильнокаменистых поверхностно-карбонатных [5]. Образованный в 2014 году заповедник «Шайтан-тау» расположен на южной границе лесных и лесостепных южно-уральских низкогорий и занимает восточный склон и приводораздельную часть Сакмаро-Куруильского междуречья, являясь эталоном дубравной лесостепи [6]. Ландшафты заповедника представлены сочетанием липово-дубовых и березовых редколесий на темногумусовых маломощных почвах и кустарниковых разнотравно-ковыльных степей на черноземах глинисто-иллювиированных маломощных на плакорах и литоземах серо- и темногумусовых маломощных на гребнях и склонах мелкосопочника.

Для изучения отклика степных и лесостепных ландшафтов на изменение климата были использованы различные подходы. Для лесостепного участка «Шайтан-тау» был выполнен поиск диапазонов морфометрических характеристик рельефа, рассчитанных на основании цифровых моделей рельефа с разным разрешением (90, 30 и 25 метров), наилучшим образом различающих категории растительного покрова в градациях «степь, кустарниковые заросли, древесная поросль по лугу, редколесье, лес» [3]. Далее были выявлены участки, где существующий растительный покров не соответствует «предсказанному» по морфометрическим характеристикам. Наряду с анализом морфометрических характеристик рельефа для каждого пиксела также были сопоставлены значения вегетационных индексов за разные сроки и выделены участки с наибольшей межгодовой и межсезонной изменчивостью изучаемых показателей.

В «Айтуарской степи» наблюдения носили более продолжительный характер (2011-2017 годы), что дало возможность непосредственно сравнивать фитоценозы на опорных точках и мини-профилях. Также сравнивались точки-аналоги, расположенные в схожих ландшафтных условиях на территории заповедника и прилегающих к нему пастбищах (мезоформа рельефа, экспозиция и крутизна склонов, а также породный состав отложений одинаковы); наблюдения также носили динамический характер.

Результаты исследования

Очевидно, что существующие климатические флуктуации приводят к изменению структуры межкомпонентных связей в степных и лесостепных ландшафтах. Как было выявлено ранее [3, 5], именно фактор увлажнения, транслируемый рельефом, выступает главным фактором дифференциации растительного и почвенного покрова на исследуемой территории. Лучше всего его влияние прослеживается на уровне групп урочищ, в более крупном масштабе возрастает роль других факторов, например, геолого-литологического.

Для изучаемых территорий были описаны две противоположные тенденции: рост весеннего увлажнения за счет более интенсивного снегонакопления и, напротив, летне-осеннее иссушение за счет роста температур соответствующих периодов и ускоренного снеготаяния, связанного с повышением весенних температур.

Рост увлажнения может приводить к мезофитизации ландшафтов, проявляющейся в увеличении доли разнотравья и видов-мезофитов в степных сообществах и в наступлении леса и кустарниковых сообществ на степные в лесостепи. Напротив, позднелетнее иссушение ландшафтов способствует увеличению частоты пожаров, что, в свою очередь, приводит к замене дубрав березняками и осинниками или кустарниковыми сообществами. Для последних на участке «Шайтан-тау» характерен крайне широкий диапазон произрастания: от сильнокаменистых гребней, где они образуют труднопроходимые заросли, до днищ балок и лощин, где они произрастают под пологом леса.

В ходе исследования были выделены участки, где происходит «наступание» кустарников на лесные сообщества: в ряде ложбин, занятых березово-дубовыми редколесьями с отдельными дубами (Quercus robur) вне полога леса граница лесных сообществ морфометрическими характеристиками рельефа маркирована нечетко. Леса произрастают при широком диапазоне вертикальной кривизны, преимущественно на плоских в профиле поверхностях, при этом диапазон горизонтальных кривизн у древесной растительности самый разнообразный в сравнении с другими классами растительного покрова за исключением наиболее выпуклых позиций, которые заняты степными и кустарниковыми формациями [3].

При пригодных для произрастания леса морфометрических параметрах (комбинация экспозиции склонов, крутизны, плановой и профильной кривизн) [3] его возобновления не происходит, так как оно блокируется плотным кустарниковым покровом (рис. 1). Также в подобных растительных сообществах было зафиксировано малое число лесных видов (Asarum europaeum, Lathyrus litvinovii, Pulmonaria obscura, Vicia cracca) в составе травостоя, а отдельные дубы (Quercus robur), растущие среди зарослей кустарников, находятся в угнетенном состоянии. Почвы под данными сообществами носят черты лесного почвообразования (маломощный гумусовый горизонт с плитчатой структурой, слабокислая реакция среды, наличие глянцевидных пленок), что подтверждает выдвинутые гипотезы.

Рисунок 1. Потенциальная область произрастания леса, занятая кустарниковыми сообществами с отдельными дубами

При этом также были выделены участки с противоположной тенденцией наступания леса на кустарниковые сообщества, которые, в свою очередь, замещают лугово-степные группировки. Такие полигоны приурочены к типичным для лесной растительности морфометрическим нишам: лощинам и водосборным понижениям, а также к склонам «холодных» экспозиций (восточная и северная). На некоторых выпуклых участках, напротив, было зафиксировано замещение кустарниковых сообществ злаково-разнотравными группировками с высокой долей мезофитов (Lathyrus litvinovii, Polygonum alpinum, Thalictrum aquilegifolium, Agropyron pectinatum). В обоих случаях почвы, как более инертный компонент ландшафта, сохраняют черты степного и лесного почвообразования соответственно. Также деградация лесных сообществ хорошо заметна на привершинных склонах главного хребта, где лес был уничтожен пожарами и в настоящее время замещается кустарниками (Chamaecytisus ruthenicus, Spiraea hypericifolia, Rosa glabrifolia). Порослевое возобновление дубов (Quercus robur) в таких урочищах отсутствует. Анализ межгодовой изменчивости вегетационных индексов также позволил выделить полигоны, где есть направленная тенденция изменений влажностных индексов, которые совпадают с выделенными по рельефу участками деградации леса.

Рисунок 2. Обилие Agropyron pectinatum и Galium verum в модельном заповедном распадке в Айтуарской степи в 2013 и 2017 году 

Таким образом, в лесостепных ландшафтах проявляется неустойчивость границ между различными сообществами, связанная с выявленными климатическими тенденциями; в различных местообитаниях трансформации границ происходят в противоположных направлениях. При этом кустарниковый покров выступает своеобразным «буфером», перемещающимся то в одну, то в другую сторону.

В сухих степях участка «Айтуарская степь» была выявлена другая закономерность: при прочих равных условиях пастбищная дигрессия усиливает существующую тенденцию иссушения степных ландшафтов. Повторные наблюдения на опорных точках и профилях зафиксировали рост доли и обилия ксерофитов (Allium lineare, Elytrigia pruinifera, Gypsophila altissima), особенно на заповедных территориях, тогда как некоторые виды-влаголюбы (Galatella rossica, Salvia stepposa, Thalictrum aquilegifolium), наоборот, исчезли. Обилие некоторых мезофитов (Agropyron pectinatum, Falcaria vulgaris, Galium verum, Hieracium virosum) также уменьшилось (рис. 2). Наряду с уменьшением обилия отдельных видов также за последние три года было отмечено уменьшение проективного покрытия травостоя (95→70, 65→35, 60→20) как в заповедных степях, так и на пастбищах.

Однако на пастбищах с учетом общей закономерности появления мезофитов при большем значении фактора увлажнения, чем в заповеднике, выявленный процесс происходит с гораздо большей скоростью и на скотопрогонах, и на слабо стравленных участках. 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Второй оценочный доклад Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Последствия изменений климата. М: Росгидромет, 2014.
  2. Золотокрылин А.Н., Титкова Т.Б., Черенкова Е.А. Увлажнение засушливых земель Европейской территории России: настоящее и будущее // Аридные экосистемы. 2014. Т. 20. № 2 (59). С. 5-11.
  3. Леонова Г.М. Вклад морфометрических характеристик рельефа в варьирование почвенного и растительного покрова заповедных лесостепных ландшафтов Южного Урала // Ландшафтоведение: теория, методы, ландшафтно-экологическое обеспечение природопользования и устойчивого развития: материалы XII Междунар. ландшафтной конф. 2017. Т. 1. С. 79-83.
  4. Летопись природы государственного заповедника «Оренбургский». Кн. 1-24. Оренбург, 1993-2017.
  5. Хорошев А.В., Леонова Г.М. Реакции при изменении увлажнения в ландшафте Айтуарской степи (Южный Урал) // Вестник Московского университета. Серия 5: География. 2015. № 4. С. 95-103.
  6. Чибилёв А.А. Заповедник «Шайтан-Тау» – эталон дубравной лесостепи на Южном Урале. Оренбург: Печатный дом «Димур», 2015.
  7. Шкляев В.А., Шкляева Л.С. Оценка изменений температуры воздуха и осадков Среднего и Южного Урала в ХХ веке // Вестник Челябинского государственного университета. 2011. № 5 (220). Экология. Природопользование. Вып. С. 61-69.

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