Экотоны Волго-Ахтубинской поймы

АРИДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ, 2006, том 12, № 30-31

^ОТРАСЛЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОСВОЕНИЯ ЗАСУШЛИВЫХ

ЗЕМЕЛЬ—==—

УДК 626.814

ЭКОТОНЫ ВОЛГО-АХТУБИНСКОЙ ПОЙМЫ

© 2006 г. Э.Н. Сохина*, Т.В. Балюк**

*Государственный научно-исследовательский институт озерного и рыбного хозяйства,

Волгоград, ул. Пугачевская, 1 **Институт водных проблем Российской академии наук 119991 Москва ГСП-1, ул. Губкина, 3

Волго-Ахтубинская пойма входит в ряд экотонных зон крупнейших равнинных рек мира. Эти переходные, граничные пространства имеют специфическую структуру и служат местом формирования и сохранения видового биологического разнообразия.

Согласно концепции В.С.Залетаева (1997) пойменный водно-наземный экотон представляет собой пространство, структура которого включает ряд блоков-поясов, различающихся рельефом местности, типами русловых процессов, величиной и периодичностью увлажнения, составом видов, динамикой и скоростью реакции биокомплексов на изменения режима водного объекта, режима грунтовых вод и качества воды. На основании указанных различий для пойменных экотонов крупных равнинных рек предложена достаточно универсальная схема структурных блоков, биотическим компонентам каждого из которых свойственен специфический тип динамики (Залетаев, 1997).

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Используя концепцию В.С.Залетаева, в натурных условиях в результате крупномасштабных геоморфологических, почвенно-геоботанических, флористических, гидробиологических, орнитологических и ландшафтно-географических исследований в северной части Волго-Ахтубинского экотона выделено пять структурных блоков:

1. Центральный или амфибиальный - полоса прямого контакта воды и суши, -характеризующийся немедленной (инстантной) реакцией на изменения среды и короткопериодичными (в том числе суточными) колебаниями уровня воды.

2. Блок на суше, характеризующийся «флуктационной динамикой» биокомплексов - низкая и средняя пойма, испытывающая регулярное или периодическое затопление.

3. Блок с запаздывающей (дистантной) динамикой биокомплексов и всех природных процессов (пояс высокой поймы), обусловленной изменениями режима грунтовых вод.

4. Маргинальный блок с запаздывающей реакцией, определяемой изменениями биокомплексов под влиянием процессов, происходящих в биоте поймы и на водосборе.

5. Аквальный блок с дистантной динамикой водных биокомплексов, определяемой процессами взаимодействия с биокомплексами первого блока (вынос веществ с суши, распространение загрязнения водным путем).

В таких сложных водно-наземных экотонах, как Волго-Ахтубинская пойма, практически в каждом сегменте можно выделить все пять структурно-динамических блока, но в разной степени развития. В целом для поймы можно наметить определенную приуроченность структурных биогеоценотических блоков к элементам фациально-седиментационного ряда, направленную на смену более молодых, зрелыми сегментами, что неоднократно отмечалось в поймах крупных равнинных рек мира (Ильина, 1992).

ЭКОТОНЫ ВОЛГО-АХТУБИНСКОЙ ПОЙМЫ 85

Сопряженный анализ ПТК во взаимосвязи с характеристикой основных компонентов среды показали следующее.

На участках поймы со сходными абиотическими условиями формируются определенные типы элементарных ПТК, которые достаточно хорошо индицируются растительными сообществами по характеру реакции последних на изменения водной среды. В то же время элементарные экотонные комплексы разной динамики генетически, функционально и пространственно неразрывно связаны между собой, концентрируясь поясами вокруг водного объекта. Так образуются устойчивые экотонные сочетания, которые формируют структуры ПТК более высоких иерархических уровней. Таким образом, элементарные экотонные комплексы существуют и как части единого целого геоэкотона. По наиболее характерным сообществам и общему ландшафтному облику эту систему в целом предложено называть водно-болотным природным комплексом [ВБПК] (Залетаев, 1997). ВБПК представляет собой географическую экотонную систему, включающую природные комплексы водных объектов и их береговые зоны, объединенные общностью процессов формирования, территориальной близостью, сопряженностью гидрологического режима и биоценотическими связями. В этом смысле всю Волго-Ахтубинскую пойму можно рассматривать как единый экотонный ВБПК (Сохина, 1993).

Стержнем, объединяющим элементарные ВБПК разного типа в единую систему, является общий источник водного питания. Ядром многих ВБПК с наиболее развитым амфибиальным блоком (обширные мелководья) и инстантной динамикой биокомплексов являются крупные проточные озера наложенного типа, характерные для внутренней поймы (оз. Давыдкино, Чичера, лиманы Петровский и Поповские луга, озера у х. Лопушок и др.). Морфологические и гидрологические характеристики таких озер во многом определяют структуру ВБПК.

В процессе развития поймы озера наложенного типа обычно объединяются в более менее обособленные мелководные озерные системы (Шанцер, 1951), в пределах которых они обычно связаны целым рядом питающих и подводящих проток-ериков и характеризуются взаимосогласованным режимом. Последний обусловлен поступлением воды по одному из основных транзитных «трактов» поймы (рис.).

Рис. Распределение паводковых вод на космоснимке 1985 года

В природоохранной литературе более широко распространен термин водно-болотные угодья (ВБУ), которым называют самые разные виды ВБПК, рассматривая их более узко, только как местообитания птиц водно-болотного комплекса.

По периферии таких озерно-болотных массивов (с преобладанием мелководных акваторий) широко развиты полойные ВБПК с флуктуационной динамикой, а далее - с динамикой, обусловленной преимущественно изменениями режима грунтовых вод (невысокие гривы, «поляны»). Каждая из таких озерно-болотных систем как целостное образование характеризуется определенными особенностями строения и функционирования (Сохина, 1993).

Видовой состав и структура растительности выступают в них индикаторами состояния всего ПТК, а компонентами, наиболее заметно отражающими связь между водными и наземными экосистемами, считают птиц водно-болотного комплекса. Многие крупные водоплавающие птицы (цапли, чайки, лебеди, даже хищные птицы, как орлан-белохвост) используют не отдельные озера, а озерно-болотную систему в целом.

Крупные массивы озерно-болотных комплексы располагаются между ВБПК основных русловых систем («водных трактов», рис.), где амфибиальный блок развит неширокими полосами в молодых, формирующихся в настоящее время экотонах. Иной характер и структуру имеют экотоны в тыловой части поймы. В целом для озерно-болотных ВБПК, где наиболее широко представлены амфибиальные экотоны, не характерное высокое видовое разнообразие растений и животных (за исключением отдельных периодов), но в то же время численность особей отельных видов бывает очень велика и ПТК обладают наиболее высокой биологической продуктивностью. Это основные местообитания гнездящихся и пролетных птиц водно-болотного комплекса.

Кроме концентрации больших масс биоты, обладая развитой зоной мелководий ВБПК амфибиального типа, с одной стороны, фильтруют через себя массы пойменных вод, с другой, - их биокомплексы первыми реагируют на загрязнение водных объектов. Будучи реактивными, они становятся особо чувствительными к экстремальным воздействиям и способны сами стать очагами повышенной экологической опасности.

ВБПК с преобладанием биокомплексов флуктационной динамики (полои), господствуя между озерно-болотными ВБПК, связывая их между собой, обеспечивают континуальность пойменного экотоннного ландшафта и облегчают миграции гидробионтов (основные нерестилища).

Большим видовым и биоценотическим разнообразием выделяются ВБПК с преобладанием маргинальных блоков. Биоразнообразие увеличивается за счет луговых, лесных, степных элементов. Последние не только широко распространены в маргинальных биокомплексах, но и активно проникают в незатапливаемые ежегодными паводками биокомплексы дистантной динамики. Относительно высоким биоразнообразием характеризуются опушечные экотоны пойменных дубрав и сухие луга склонов грив. В маргинальных комплексах влияние плакоров проявляется не только в видовом составе растений, но и в засолении почв и грунтовых вод при недостаточном промывании паводковыми водами. Но здесь уже правомерно говорить об антропогенной динамике пойменных экотонов (Новикова, 2001).

В целом по своей средообразующей роли и разнообразию орнитологического комплекса ВБПК, приуроченные к крупным озерным системам внутренней, реже приречной поймы, выступают как ключевые территории экокаркаса поймы, их следует резервировать и включать в структуру экосети природного парка. Приведенная ниже характеристика отдельных ВБПК подтверждает это.

Работа выполнена при финансовой поддержке проектов РФФИ № 06-05-64159 «Современный гидроморфизм и биоразнообразие степной зоны» и Отделения наук о Земле РАН № 12 «Современный гидроморфизм на юге России: тенденции развития и прогноз изменений»

ЭКОТОНЫ ВОЛГО-АХТУБИНСКОЙ ПОЙМЫ 87

Таблица. Основные струтаурные элементы ПТК Волго-Ахтубннской поймы. Table. General structure elements of tire Volsa-Akhtuba nature complexes.

00 00

Функции пойменных До минирующие Структурные блоки с характерной

Типы рельефа Типы русловых Фациально- растительные реакцией биокомплексов на

пойменных с едимент ационный сообщества в изменение среды (по

массивов процессов ряд аллювия массивов в ландшафтах пределах В.А.Залетаеву, 1997)

биокомплекса

1 2 3 4 5 6

1. ПРПРЕЧНАЯ ЗОНА ПОЙМЫ

Русловой 1.1. Осередки Зона современных Транзит вод. Пионерная Центральный амфибиальный

аллювий поймы. русловых донных и растительность блок прямого максимального

фации острова. деформаций Волги: взвешенных кос и отмелей. контакта двух сред с

перекатов и сложенные осередково- осадков. Ивняковые и немедленной реакцией

плессов: островные островная русловая и перемещение тополевые биокомплексов на изменение

грубые сегменты с пойменная гидробионтов вниз заросли. среды. Характерны

косослоистые высокими мно горукавно сть, по течению и в сообщества амфибиальные биотические

пески. гривами. осложненная пойменные рукава. лугового типа нз сообщества и водные

пылеватые. прирусловыми вынужденным интенсивная Ly thrum virgatum, организмы. экологически

иловатые валами (1.5-5 незавершенным переработка Gratia la officinalis. пластичные с коротким

супеси. м), и меандрир ов ани ем берегов. Основные На гривах обычен жизненным циклом, способные

прослои межгрив нымн (огибание выступов места кормежки Calamagrostis выживать при временном

суглинков. понижениями. солянокупольных хищных птиц. epigeios. осушении их местообитаний.

неустойчивые структур), фуркация нерестилища Сообщества с Аквальный блок с дистантной

косы на главного русла. осетровых. небольшой реакцией водных

перекатах. флористич еской биокомплексов, определяемой

отмели. емкостью и процессами взаимодействия с

затоны. маленьким а мфиби аль ными

«прирусловые проективным биокомппексами, выносом

дюны» (до 12 покрытием. веществ с поверхности суши и

м). р а спр остр анени ем загрязнителей водным путем.

>

'"d s

s

tr

l-H

w «

о

о s о ч м

ю о

О

J3N

н

О

К)

h OJ

о

О О

СП

>

¡=1

5

я

s

tr

l-H

w «

о

о S О

ч

м

ю о о

J3N

н о

К)

h OJ

о

Типы рельефа пойменных массивов

Типы русловых процессов

Фациально-седиментацион ный ряд аллювия

Функции пойменных массивов в ландшафтах

Доминирующие растительные сообщества в пределах биокомплекса

Структурные блоки с характерной реакцией биокомплексов на изменение среды

5

Переход от руслового аллювия к пойменном}'. Фации аллювия прирусловых отмелей, русловых валов

и грив: горизонтально -и косослоистые, линзовндно залегающие пески н супеси, грубые и тонкие, иногда глинистые прослои и линзы, гуму сир ов анные прослои и погребенные почвы.

Крупно гривист ая приречная

пойма (приволжская),

система прирусловых

сегментов, гряд вьиянуты параллельно

ОСНОВНОМ}'

руслу (высота от 5-8 до 10 м), межгрядовые понижения, крупные старичные озера.

Незавершенное меандрирование главного русла, его рукавов н крупных протоков («воложки»).

Поступление вод из главного русла в водотоки пойманной мно горукавно сти.

Освобождение паводковых вод от грубого терригенного

материала. Подпитывание паводковыми водами, в т.ч. грунтовыми, пойменных дубрав.

Парковые дубравы представлены Quercos robur. в понижениях Elaeagnus angustifolia и Salix alba образуют пор о слев оку старниковые заросли с присутствием луговых сообществ, относящихся к ассоциациям

Bromopsietum inermis, Elytrigietum г ер ens, Galietum veri. площади

занимают посадки Fraxinus sp. Практически моновидового характера. Старичные озфа окружены сообществами околоводной р а стительно сти, относящейся к следующим ассоци-ациям: Scirpetum lacustris, Typhetum angustifokае, Caricetum gracilis.

распространение блока с дистантной, запаздывающей реакцией, обусловленной изменениями

режима грунтовых вод. Практически не испытывает поверхностного затопления. Встречаются виды плакорной растительностью, в т.ч. суходольных лугов и древесных пород с широкой экологической амплитудой.

Значительна площадь распространения блока с флукта ционной динамикой

биокомплексов, испытывающих регулярное или периодическое затопление паводковыми водами, н блоков с а мфиби аль ными комплексами.

ш я о н о к №

со о

о я

о

»

я о

00 vo

s

tr

l-H

w «

о

о S О

ч

м

ю о о

J3N

н о

К)

h OJ

о

Типы рельефа пойменных массивов

Типы русловых процессов

Фациально-с ед имент ационн ый ряд аллювия

Функции пойменных массивов в ландшафтах

До минирующие растительные сообщества в

пределах биокомплекса

Структурные блоки с характерной реакцией биокомплексов на изменение среды

Аллювий фации приречной поймы: мелко з ернисты е. нередко глинистые русловые пески рукавов, проток, ериков, перекрытые

горизонтально слоистым супесчано-суглинистым пойменным аллювием, линзы

иловатых глин старичной фации аллювия.

Пол о го гривистая приречная пойма (переходная зона), переработанная второстепенными водотоками (протоками, ериками), сохранились сегменты меандрирования главного русла,

широкие выположенны е гривы и межгривные понижения в сегментах самой разной ориентации, небольшие старичные озера.

Разные типы меандрирования и

фуркации второстепенных водотоков поймы,

в т.ч. крупных ериков и проток с образованием поясов меандрирования. активная переработка разновозрастных массивов поймы

Проводка паводковых вод к водно-болотным угодьям.

В основном эукс ер о мез о - фитны е луга с Eryngium planum, Galium verum. По берегам ериков ассоциации Caricetum gracilis, Phragmitetum austrahs и т.д.

Большую часть площади занимают блоки с флуктационной

динамикой биокомплексов (низкие и средние, реже высокие уровни поймы). Характерна хорошо выраженная периодичность биологических процессов, мозаичная структура биоценотического покрова.

определяемая микро- и мезорельефом, свойствами грунтов, дисперсность распределения участков с разной степенью увлажнения. Преобладают виды, адаптированные к достаточно длительному затоплению, формирующие быстрые, прерывающиеся сукцессии (определяются флуктациями речного стока). Периодическое формирование примитивных сообществ пионерных видов растений на осушающемся дне

временных водоемов. Значительно распространены блоки с амфибиальными биоко мппекс а ми

ш я о и о к №

со о

о я

о

»

я о

VO

VO

ю

S

2. ВНУТРЕННЯЯ ЗОНА ПОИМЫ

> S

S

tг

M

M «

о

о S О H w

ю о о

J3N H

о

JO

h OJ

o

Фации аллювия, переходные от приречной к внутренней пойме: супеси, переслаивающие-

ся с опесчанен-ныйш суглинками приречной поймы, иногда иловатые суглинки внутренней поймы, глинистые лишы и прослои.

Пологоволниста я внутренняя

пойма с сегментами слабо меандрирую щих ериков, неглубокие межгривные понижения, зарастающие старичные озера.

Пошщшая^ мно горукавно сть, замедление миграции и переработки

\WAWvVvW«

водотоками разновозрастных масщвщдюймы^

фуркация отдельных проток, свободное меандрцрование ериков с малым радиусом излучин.

Глубокая транс форма

ция паводковых вод на пути к водно-болотным угодьям.

По берегам ериков обычны

ассоциации Caricetum gracilis, Scirpetum lacustris,

Typhetum latifoliae, Phragmitetum communis. Ha повышенных участках^ эуксерофитные луга с Elytrigia rep ens, Б rom op si s

inermis, Бесктата eruciformis Galium verum, Eryngium planum и т.д. Ha более - влажных местообитаниях развиваются мезофитные луга с Asparagus officinalis, Althea officinalis и т.д.

Пояс наиболее широкого развития блоков центрального типа с прямым контактом воды и суши с немедленной реакцией биокоплексов на изменения водной среды. Сообщества прибрежных мелководий, погруженных и плавающих растений.

о О

СП

>

¡=1

s

«

Фации 1ШЗРШШШ

ШШ аллювия: сизоватые, ЩЩ: ШЖ оглеенные тяжелые суглинки,

реже глины, переработанные гипергенными процессами: оглеение.

засоление, ожелезне-ние. карбонатизациа Фации наложенных озер поймы и полос в горизонтальные тонкослоистые озерные глины и илы. погребенные почвы.

Равнинная плос-ая внутренняя пойма, наиболее древние масси-

ы, местами мелко бугристый микрорельеф.

обширные неправильной формы озера (наложенные озера), округлые

неглубокие западины (0.5 -0.7 м). много-

/  ЧЛААЛЛАЛЛААЛЛАЛ

численные глу-

\-VvV-rfXvV-

боще трещины

Замедление про-цесса аккумуляции

в пойменных разливах, полоях, зарастание ериков, часто наследующих реликтовые ложа, формирование вторичных водоемов поймы -наложенных озер, несвязанных с русловым аллювием, сложно блуждающие ерики, питающие водно-болотные угодья.

Формирован не полос, подпитыва-

WWWWWWWWWWWW

ние ВОДНО-болотных угодий. Местообита-

ния птиц водно-болотного комплекса, нерестилищ а

частиковых.

Околоводная раститель-

ftwwwwvwwvwwvw

ость представлена ассоци-

WvV»\Wí 1 ' 1 1

циями Eleocharitetum palustris, Caricetum gracilis, Scirpetum lacustris, Sagitta rio-Sp a rga n ietum erecti, Sagittarietum sagittifolia и т.д. Ассоциации, сложенные водными растениями, представлены Lemno-Spirodeletum polyrhizae,

ЧЛЛАЛЛААЛЛААЛЛАЛЛААЛЛААJ. ш/ '

Lemnetum minoris, Lemnetum

WWWVWWWWWV1

trisulcae, Potametum sraminei,

vwvwwwwwvv vwvwwwwwwww C_3

Potametum perfoliati,

VWWWWVWWWWW* i iJ

Potametum pectinati,

A/VWWWVWWWT

emersi.

То же при локальном участии маргинального блока с дистантной динамикой биокомплексов, определяемой изменениями биоценотических цепей под влиянием проце с сов в биоте экосистем поймы и водосборной территории. Экогонный характер маргинального блока выражен

слабо, основу сообществ составляют виды и группировки плакоров, вторжение которых в значительной мере провоцируется антропогенным прессом. Еио-омплексы проявляют слабую, запаздывающую реакцию на изменения водной среды. Влияние процессов, связанных с условиями экотона, опосредованное.

s

5

Русловый аллювий второстепенных водотоков внутренней поймы: горизонтально слоистые иловатые, тонкие супеси.

суглинки., старичные илы,

тончайшие нашжи фаций разливов мелких ериков, супеси и суглинки фации наложенной поймы.

Мелко гр авист ая внутренняя пойма

с поясами меандрир ов ания мелких проток и ериков, веера их

блуждания, превышение грив над

межгривными понижениями 1-1.5 м.

Локализ ов анный паводковый сток по «долинам» второстепенных водотоков

поймы, свободное меандрир ование (блуждание) с полным циклом развития излучин, их сложными деформациями. вынужденное меандрир ование ериков, наследующих русла

более древних водотоков, местное усиление эрозии и аккумуляции в паводок отдельными ериками, нарушающие общий ход выравнивания рельефа.

Трансформация и

доставка ахтубинс-их вод во внутренние массивы поймы;

проход частиковых на нерестилища, места кормежки и

укрытия птиц в одно - б олотно го комплекса. Локальные вторжения видов

флоры, характерные для водораздельных зональных ландшафтов.

Характерны заболоченные луга: ВШотеШт итЬеНай, ЗагреШт 1асиз1 пз, Phragmitetum аи&тИз и

т.д. Характерны локальные вторжения видов флоры, пришельцев с водораздельных зональных ландшафтов.

Преобладание структурных блоков 3,2 и 5 типов, при локальном участии 1 и 3.

Тонкие пески и супеси руслово-го аллювия Ахтубы. пылеватые супеси и суглинки пойменной фации, грубые пески фации наложенной поймы, старич-ные сизые илы.

Гривистые сегменты пояса меандрир ов ания р. Ахтубы.

Хорошо выражены веера блуждания с гривами и межгривными понижениями, старичные озера.

Пояс русловых деформаций р. Ахтубы, свободное завершенное меандрир ование с полным циклом развития излучин, образование проранов (фуркация), ответвление сложно петляющих ериков.

Транзит русловых, паводковых вод

на массивы поймы, подача полых вод в первые фазы паводка. Подпитка парковых дубрав.

Разнотравно-злаковые эуксерофитно-мезофитные луга с

Lythrum virgatum, Bromopsis inermis, Artemisia pontica, и околоводные сообщества с Scirpus lacustris, Butomus umbellatus, Phragmites austraüs. пойменные дубравы.

Наиболее широкое распространение блоков типа 3 и 4.

г \Q LtJ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Залетаев В. С. Мировая сеть вводно-наземных экотонов, ее функция в биосфере и роль в глобальных изменениях // Экотоны в биосфере. М. РАСХН. 1997. С. 77-90.

2. Ильина И.С. Эколого-динамаическая концепция и категории устойчивости растительного покрова пойм рек // Экосистемы речных пойм: структура, динамика, ресурсный потенциал. Отв. ред. В.С. Залетаев. М.: РАСХН. 1997. С. 18-81.

3. Новикова Н.М. Механизм трансформации пойменной растительности при зарегулировании речного стока (Волго-Ахтубинская пойма) // Современная динамика компонентов экосистем пустынно-степных районов России. Отв.ред. А.А. Чибилев и др. М.: РАСХН. 2001. С. 39-54.

4. Сохина Э.Н. Волго-Ахтубинская пойма как особо охраняемая территория //Особо охраняемые территории бассейна Волги, Астрахань: Изд-во Перемена, 1993. С. 20-26.

5. Шанцер Е.В. Аллювий равнинных рек умеренного пояса и его значение для познания закономерностей строения и формирования аллювиальных свит // Труды геол. Ин-та АН СССР. 1951. Вып 135. № 55. 275 с.

6. T.J.M. van de Ven. Monitoring Volga Akthuba morphodynamics Using landsat images 19852000 // Report no. 6 of the project Morphodynamics Lower Volga and Waal. NEO project: G007.3.0001. 2002.

ECOTONS WITHIN VOLGA-AKHTUBA FLOODPLAIN © 2006. E.N. Sokhina*, T.V. Balyuk**

*Government Scientific Institute of the Lakes and Fish Industries, Volgograd,

Pugachevskaya Str., 1 ** Water Problems Institute of the Russian Academy of Science 119991 Moscow, Goubkina Str., 3

Volga-Akhtuba floodplain is major ecotonic zone of the biggest rivers in the world. This transition and boundary lands is the place for the forming and conservation of biodiversity. On the base of Zaletaev's V.S. (1997) conception of block structure of water-terrestrial ecotones, was created universal plan of the structure ecoton's blocks for the Lower Volga valley.