Структура ландшафта заповедного участка "Островцовская лесостепь"

Структура ландшафта заповедного участка «Островцовская лесостепь»

Аннотация

Анализируется ландшафтная структура заповедного участка «Островцовская лесостепь» и предлагается схема ландшафтной дифференциации на уровне урочищ. Структура урочищ в целом повторяет структуру почвенного покрова, но имеет расхождение со структурой растительного покрова.

Ключевые слова: заповедный участок «Островцовская лесостепь», ландшафтная структура, урочище, литогенная основа ландшафта.

Основная часть

заповедный урочище ландшафтный

В последнее время ученые большое внимание уделяют исследованиям, связанным с влиянием изменяющегося климата на природные процессы. Особенно важно знать, как поведут себя экосистемы заповедных территорий, которые являются хранителями генофонда всей биосферы. Лесостепь находится в зоне с выраженными трендами климатических изменений, происходящих в последние десятилетия. В целом для лесостепи за последние 100 лет наметились тенденции к возрастанию тепло- и влагообеспечения, а местами наблюдается рост засушливости, изменились даты сезонных явлений (вскрытие рек раньше, ледостав позже и др.) [1; 2, с. 531-541; 3]. Лесостепь наиболее чувствительна к климатическим изменениям за счет исключительной антропогенной трансформации, хотя ее естественные экосистемы наоборот устойчивы и могут выдержать широкий диапазон изменения температуры и влажности. Участки природных экосистем (заповедники) оказались «островами» среди индустриального и аграрного ландшафта. В условиях меняющегося климата эти «островки» становятся еще более уязвимыми, что может привести к необратимым трансформациям биоразнообразия. В своем большинстве заповедные участки - это не коренные ландшафты, а экосистемы, находящиеся на разных стадиях восстановления, что уменьшает их устойчивость к внешним воздействиям. В настоящее время усилия ученых направлены на изучение ландшафтных трендов и разработку мер экологического управления, которые компенсируют потери биологического разнообразия. В этом отношении данное исследование является актуальным, направленно на сохранение уникальных зональных степных ландшафтов и имеет целью изучение морфологической структуры ландшафта охраняемой территории.

Район исследования расположен в пределах Пензенской области. Это заповедный участок «Островцовская лесостепь» государственного заповедника «Приволжская лесостепь» небольшой площади (352 га), который является эталоном зональных водораздельных степей лесостепной зоны. Охраняться этот участок стал относительно недавно: с 1982 г. получил статус памятника природы под названием «Дикий сад», а в 1989 г. вошел в состав заповедника. До этого времени этот участок, как и окружающие степи, длительный период подвергался распашке (начиная с XVIII в.). Несмотря на это, в течение менее чем 40 лет здесь наблюдается восстановление зональных степных ландшафтов. Это очень важно для Пензенской области, где трансформированные ландшафты составляют более 70% территории, а также для всей европейской лесостепи. Сохранившиеся здесь мощные черноземы могут служить эталоном для всей лесостепи нечерноземной зоны и подлежат занесению в Красную книгу почв России. Уникальной является сохранившаяся здесь растительность кустарниковой степи на водоразделе в лесостепной зоне, которую описал еще Б.А. Келлер в 1901 г. Еще одна особенность данного участка - уникальные экотонные экосистемы (лес - кустарник - степь), которые находятся на разной стадии развития. Заповедный участок имеет небольшую площадь, но отличается довольно высоким разнообразием растений (около 600 видов сосудистых растений, 30 из которых занесены в Красную книгу России и Пензенской области). Однако недостаток копытных животных влияет на восстановительные процессы [4].

Научные исследования структуры растительного покрова, популяционной структуры древесных видов ведутся здесь с 1991 г. пензенскими геоботаниками (А.А. Чистякова (1993), Л.А. Новикова (1998)). Особое внимание уделяется лесоопушечным экотонам [4]. Под руководством Л.А. Новиковой проводилось полное геоботаническое картирование всего участка в 1990 и в 2000 гг., результаты которого показали увеличение площади лесов и кустарников за десять лет более чем на 15%. Значительные изменения произошли в травянистой растительности: сокращение площади и уменьшение степных экосистем на 25% [5]. Причинами процесса мезофитизации в отсутствие антропогенного воздействия могут быть или изменение климата, или отсутствие копытных животных. Причем выявлена зависимость скорости смены растительности от рельефа. Так, наибольшая сохранность степных экосистем наблюдается на крутых склонах южной экспозиции, а на водоразделах и северных склонах быстрее происходит зарастание лесом. За последние 20 лет сохраняется тенденция зарастания лесом и закустаривания степного участка, пр о- исходят изменения ландшафтной структуры. Для выработки стратегии экологического управления данного участка необходимо провести повторное геоботаническое картографирование на базе ландшафтного.

Предварительный анализ ландшафтной структуры проводился в рамках данного исследования на основании разработанной советскими ландшафтоведами структурно - генетической классификации и учения о морфологии ландшафта (Д.Л. Арманд, Н.А. Гвоздецкий, А.Г. Исаченко, Ф.Н. Мильков, В.А. Николаев и др.) [6]. В качестве исходных данных использовались географические данные на территорию Пензенской области, включая космоснимки; данные геоморфологических исследований московских исследователей в 1999-2000 гг. (В.П. Чичагов, О.А. Чичагова [4]); данные проведенных авторами в 2019 г. полевых исследований. При обработке результатов полевых исследований использовались метод ландшафтной индикации и методы неогеографии в геопортале Google Eatrh Pro.

На формирование ландшафтной структуры большое влияние оказали геолого-геоморфологические условия региона. Особое значение имеют положение на южных склонах Керенско-Чембарского вала по мезозойским отложениям осадочного чехла древней платформы и близость разлома по мезозойским отложениям в районе реки Си - неомутовка к северу от района исследования. Кроме того, Керенско-Чембарский вал осложнен поднятиями с флексурными изгибами, крутыми крыльями [7]. Это способст - вует высокой трещеноватости пород коренных верхнемеловых отложений, которые представлены в основном песками и песчаниками. Такое сложное геологическое строение нашло отражение в рельефе. Большая часть заповедника располагается на приводораздельной поверхности Хопер-Арчада (водораздел Каспийского моря и Атлантического океана), которая переходит в склон речной долины Хопра у истоков реки. Эрозионно - балочная сеть склона речной долины заложилась в прогибах и трещинах коренных пород (коленообразное расположение днища оврага Суходольный). С неотектоническими движениями связаны активные эрозионные процессы (наблюдается рост оврагов). Ландшафтообразующую роль коренные породы играют лишь на крутых склонах оврага Суходольный и реки Скрипицынка (правый приток Хопра в верхнем течении). На большей территории они перекрыты четвертичными отложениями, в основном мореной днепровского ледника. Морена представлена тяжелым бурым валунным суглинком, местами с небольшими валунами песчаника и опоки (местные породы). Мощность морены увеличивается вниз по склону речной долины до 10-12 м [7]. Морена перекрыта плащом лессовидных карбонатных суглинков. Эти породы легко поддаются размыву, что способствует развитию густой овражной сети (рис. 1).

Рис. 1. Лессовидные суглинки и валуны, принесенные ледником (фото автора)

Лессовидные суглинки разной мощности образуют литогенную основу большей части геосистем исследуемой территории. Кроме этого, ландшафтообразующую роль играют делювиально-алювиальные овражно-балочные отложения разной мощности, древний и современный аллювий. В почвообразовании участвуют в основном суглинистые отложения, что определяет господство здесь черноземов разной степени выщелочен - ности.

Разнообразие геологического строения обусловливает ландшафтное разнообразие. Согласно ландшафтной карте Пензенской области [8] заповедник расположен в пределах Хопровско-Арчадинского лесостепного ландшафта, занимает водораздельное положение и представлен зональными ландшафтами луговых степей. На карте отражены результаты типологической классификации ландшафтов и местностей. Согласно этой классификации исследуемая территория входит в группу лесостепных ландшафтов вторичных моренных равнин низкого плато Приволжской возвышенности. Характерный тип местности - пологоволнистые поверхности приводораздельного пространства, сложенные элювиально-делювиальными суглинками, с выщелоченными и типичными чернозёмами. Более детальные исследования данного ландшафта на территории заповедного участка позволили выявить закономерности ландшафтного устройства на уровне «урочищ» и «подурочищ».

В результате обработки исходного материала проведено предварительное ландшафтное картографирование и составлена схема ландшафтного устройства. При этом ведущим ландшафтообразующим фактором мы считали литогенную основу, так как район однородный в климатическом отношении, а от геолого-геоморфологических условий зависят поступление тепла и влаги в геосистему, почвообразующие процессы и в целом экологические условия. В дифференциации природы на уровне «фаций» в данных условиях (заповедный режим, «островное» положение, разный возраст залежей, изменение климата) роль литогенной основы снижается, увеличивается роль растительности.

Всего выделено шесть видов геосистем ранга «урочище», которые различаются строением литогенной основы и расположены на разных элементах мезоформ рельефа (рис. 2). С этим связано наличие ландшафтных вод в геосистеме и, как следствие, почвенно-растительный покров.

Автономные геосистемы, расположенные на пологом склоне водораздела Хопер - Арчада, получают влагу лишь с атмосферными осадками и наиболее подвержены кли - матическим колебаниям. Они занимают наибольшую площадь и представлены экосистемами, которые находятся на разной стадии восстановления луговых степей после нарушения. В основном это залежи и лесокустарниковые системы. Особенности лесокустарниковой ассоциации заключаются в том, что в центральной части этой растительной ассоциации восстанавливаются мозаичные структуры, каждая ячейка состоит из деревьев, окруженных мантией кустарниково-лесной растительности (осины, вишня степная, сперея, клен татарский, терновник, миндаль низкий, сперея городчатая). Залежи представляют собой остепненное редколесье.

Рис. 2. Схема ландшафтного устройства территории заповедного участка (выполнено автором): 1 - пойма р. Скрипицынка; 2 - пологий склон водораздела Хопер-Арчада; 3 - склон долины реки Хопер; 4 - овражно-балочная сеть; 5 - склон оврага; 6 - склон долины р. Скрипицынка

Пойменные геосистемы реки Скрипицынка имеют преимущественно грунтовое питание, и здесь господствуют гигрофиты. Наиболее благоприятные условия для восстановления экосистем степей на прибровочных склонах южной экспозиции. В основном это геосистемы оврага Суходольный. По левому склону балки при движении на север наблюдается увеличение степени закустаривания. В отвершках оврага, в лощинах господствует луговая растительность, а в днище оврага - древесно-кустарниковая. В средней части оврага был заложен ландшафтный профиль, отражающий асимметрию склонов северной и южной экспозиции. Анализ профиля показывает различия на фациальном уровне, связанные с глубиной залегания грунтовых вод и экспозицией склона (рис. 3). Литогенная основа геосистемы всего оврага представлена карбонатными лессовидными суглинками, на которых формируются черноземы разной мощности. Мощность и выщелоченность черноземов зависят от крутизны и экспозиции склонов. Мощные типичные черноземы на пологих склонах южной экспозиции, на крутых склонах северной экспозиции - маломощные выщелоченные, в днище черноземы сильно выщелоченные и алювиальные луговые среднемощные. Растительность сменяется сверху вниз в сторону увеличения мезофильности от луговых степей к лугам (рис. 3).

Рис. 3. Ландшафтный профиль оврага Суходольный

На исследуемом участке хорошо выражено правило предварения: склоны южной экспозиции заняты степями, а северной - лесами и кустарниками. Наиболее активно процесс восстановления степей проходит на крутых склонах южной экспозиции, а закустаривание и залесение - на северных [9]. Наиболее активно процесс закустаривания и залесения протекает на водораздельных и приводораздельных поверхностях. С одной стороны, это можно связать с климатическими изменениями, с другой стороны, по мнению ботаников, это связано с небольшим биоразнообразием, в частности отсутствием копытных животных [5].

В целом ландшафтная структура повторяет структуру почвенного покрова [10], но не совпадает со структурой растительности. Это связано с тем, что экосистемы находятся на разной стадии восстановления после нарушения. Географические условия играют важную роль в сукцессионных процессах, но не всегда являются ведущими.

Таким образом, проведенные исследования позволили выявить закономерности ландшафтной структуры и распределения экосистем лесостепи, находящихся на разной стадии сукцессионных процессов. В целом структура ландшафта повторяет структуру почвенного покрова и зависит от геолого-геоморфологических условий. Структура растительного покрова на фациальном уровне подвержена изменениям под влиянием внешних и внутренних факторов. Для выработки стратегии экологического управления заповедной территорией необходимы крупномасштабные ландшафтные и геоботанические исследования.

Библиографический список

1. Доклад об особенностях климата на территории российской Федерации за 2016 год / Г.В. Груза, М.Ю. Бардин, Э.Я. Ранькова, Э.В. Рогачёва [и др.]. - Москва: Росгидромет, 2017. - 70 с.

2. Изменения климатических условий и ресурсов Среднего Поволжья: учеб. пособие по региональной климатологии / Ю.П. Переведенцев, М.А. Верещагин, К.М. Шанталинский, Э.П. Наумов, Ю.Г. Хабутдинов [и др.]; науч. ред. Э.П. Наумов. - Казань: Центр инновационных технологий: Логос, 2011. - 293 с.

3. Переведенцев Ю.П. Мониторинг современных изменений климата Земли / Ю.П. Переведенцев, К.М. Шанталинский // Устойчивое развитие регионов: опыт, проблемы, перспективы: сб. материалов Междунар. науч.-практ. конф. - Казань: Академия наук Республики Татарстан, 2017. - С. 101-114.

4. Биологическое разнообразие и динамика природных процессов в заповеднике «Приволжская лесостепь». Островцовская лесостепь: труды Государственного заповедника «Приволжская лесостепь». - Пенза: ФГБУ Гос. Заповедник «Приволжская лесостепь», 2012. - Вып. 2. - 255 с.

5. Новикова, Л.А. Мониторинг травяного компонента Островцовской лесостепи // Изв. Самарского НЦ РАН. - 2004. - Спецвыпуск «Природное наследие России», ч. 2. - С. 294-305.

6. Николаев, В.А. Проблемы регионального ландшафтоведения / В.А. Николаев. - Москва: Изд-во Моск. ун-та, 1979. - 160 с.

7. Геологический атлас Пензенской области / Нижне-Волжский научно-исследовательский институт геологии и геофизики. - Саратов, 2001. - 52 с.

8. Ландшафтная карта и пространственные закономерности природной дифференциации Пензенской области / А.А. Ямашкин, С.Н. Артемова, Л.А. Новикова, Н.А. Леонова, Н.С. Алексеева // Проблемы региональной экологии. - 2011. - №1. - С. 49-57.

9. Новикова, Л.А. Сукцессионная динамика среднерусских луговых степей и проблема их сохранения / Л.А. Новикова, Д.В. Панькина, А. А Миронова // Известия Российской академии наук. Серия биологическая. - 2017. - №5. - С. 521-526.

10. Силева, Т.М. Характеристика почв Островцовского и Кунчеровского участков заповедника «Приволжская лесостепь» / Т.М. Силева, О.В. Чернова // Труды государственного заповедника «Приволжская лесостепь». - Пенза, 1999. - Вып. 1. - С. 25-32.

Размещено на Allbest.ru