Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Мезоклиматические особенности развития растительного покрова в районе западных подстепных ильменей и других придельтовых территориях реки Волги

ВАК РФ 03.02.01, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Мезоклиматические особенности развития растительного покрова в районе западных подстепных ильменей и других придельтовых территориях реки Волги"

На правах рукописи

005017317

кокин

Олег Александрович

Мезоклиматические особенности развития растительного покрова в районе западных подстепных ильменей и других придельтовых территориях реки Волги

По специальностям: 03.02.01 - ботаника 03.02.08 - экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Астрахань 2012

005017317

Работа выполнена на кафедре ботаники, почвоведения и биологии экосистем Астраханского государственного университета

Научный руководитель: Пилипенко Владимир Николаевич

доктор биологических наук, профессор

Официальные оппоненты: Курочкина Татьяна Федоровна

доктор биологических наук, профессор, Астраханский государственный университет профессор кафедры экологии,

природопользования и безопасности жизнедеятельности Кузьмина Евгения Германовна кандидат биологических наук, доцент, Астраханский государственный

технический университет, доцент кафедры зоологии и ботаники

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Калмыцкий государственный

университет»

Защита диссертации состоится «_25_»_мая_ 2012 года на

заседании диссертационного совета Д 212.009.10 при Астраханском государственном университете по адресу: 414000 г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1, Естественный институт АГУ.

Тел (8512) 52-49-95/факс (8512) 51-82-64 E-mail: sovetei@rambler.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного университета 414000 пл. Шаумяна, 1.

Автореферат разослан « 25 апреля » 2012 года

Ученый секретарь диссертационного

совета, доктор биологических наук, ---ТУ/

профессор —----Федотова A.B.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Актуальность исследования связана с изменением местных климатов в придельтовых районах Волги, их влиянием на сезонное развитие растительного покрова. Долговременная и плохо контролируемая хозяйственная деятельность в постсоветский период привели к изменениям и перестройке части экосистем к западу от дельты Волги. Превышение нормы выпаса скота на ближайших к западным подстепным ильменям (ЗПИ) территориях в ряде случаев способствовало деградации растительного покрова или полной его потере. Недостаточное водоснабжение в зоне подстепных ильменей привело к высыханию части водоемов и повышению солености в других, смене луговых мезо-ксерофитных фитоценозов на галофитные, зарастанию проток, каналов и ильменей. В настоящий период большие проблемы с водой испытывает население, сельскохозяйственная отрасль и фермерское рыбоводство.

Уменьшение общей площади акваторий водоемов ЗПИ привело к изменению местного климата и сокращению площади комфортного местообитания пресноводных и наземных животных, изменению сезонных границ растительного покрова.

В целом экологическое состояние района западных подстепных ильменей зависит от ряда факторов: объема поступающей воды, количества рабочих гидросооружений, общей площади акваторий водоемов, количества выпасаемых животных. В сложившихся условиях растительный покров выступает как индикатор экологического состояния комплекса ЗПИ и ближайших районов.

Таким образом, современное изменение климата и экологическое состояние района западных подстепных ильменей (в большей степени гидрологическое) определяет сезонное развитие растительных фитоценозов на ближайших к дельте территориях. Площадь распространения растительного покрова в границах отдельного мезоклиматического пространства свидетельствует о благополучии или напряжении экосистем и степени взаимовлияния местных климатов

Цель работы. Исследование особенностей развития растительного покрова дельтовых и придельтовых районов р. Волги и установление зависимости развития растительного покрова в период ранней весны до половодья и в начале лета.

В ходе выполнения исследования ставились следующие задачи. Задачи исследований.

1. Изучение развития растительного покрова в ранневесенний и летний половодный период в дельтовых и придельтовых районах Волги.

2. Обозначение границ «комфортного» развития растительного покрова меженный (весенний) и половодный периоды зоны ЗПИ.

3. Исследование условий (причин) влияющих на сезонное развитие растительного покрова в различных районах.

4. Установление топо-микроклиматических участков на изучаемой территории.

5. Выявление участков испытывающих антропогенное давление на растительных покров.

6.- Характеристика климатических и гидрографических особенностей южной части Астраханской области, т. е районов дельты Волги и зоны ЗПИ, как взаимовлияющих на развитие растительного покрова.

Научная новизна. Впервые, с применением ГИС технологий изучено развитие растительного покрова дельты Волги и прилегающих к ней районов с позиции влияния мезоклиматических условий. Выявлены особенности влияния гидрологических условий на развитие фитоценозов в различных дельтовых и придельтовых районах.

Теоретическая и практическая значимость результатов. Полученные данные дополняют сведения о развитии растительного покрова в условиях аридного климата. Предоставляют возможность прогнозировать проникновение отдельных групп и новых видов растений в сопредельные районы, с возможностью последующей адаптации в новых мезоклиматических условиях. Кроме того, дают возможность прогнозировать смену видового состава внутри отдельных мезоклиматических районов. Выделенные сезонные границы «комфортного» развития фитоценоза в западных подстепных ильменях, позволяют говорить, как об условно принятой составляющей экологической самодостаточности района в данный период времени. Увеличение или уменьшение площади охваченной границей, предполагает изменение условий необходимых для развития растительного покрова.

Практическое значение работы заключается в оценке развития растительного покрова (и его деградации) в отдельных районах дельты Волги и прилегающих территориях, последующей организации эффективного контроля в управлении пастбищным хозяйством.

Возможно использование в ботанических, экологических и селекционных исследованиях.

Объекты исследований. Объектом исследований является растительный покров отдельных районов дельты Волги и его зависимость от климатических, сезонных, гидрологических и антропогенных условий.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Мезоклиматические условия определяют развитие растительности в дельте Волги и прилегающих территориях.

2. Основу фитоценозов мезокиматических районов составляют группы растений привязанные к особым экологическим условиям.

3. Сезонное развитие растительного покрова определяется сложившимися мезоклиматическими условиями территории.

4. Топо-микроклиматические участки являются важными компонентами, в развитии растительного покрова на окружающем пространстве.

Апробация работы. Материалы диссертации и основные положения докладывались на международных и российских конференциях; Международная научная конференция «Средства и методы обеспечения экологической безопасности» (Астрахань, 2005), IV Международной научно-практической конференции «Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России» (Пенза, 2006), 2 -я Международная научно-практическая конференция «Сохранение разнообразия животных и охотничье хозяйство России» (Москва, 2007), Международный конгресс студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспектива - 2007» (Нальчик, 2007), Международная научно-практическая конференция, посвященная 75-летию Астраханского государственного университета «Экология биосистем: проблемы изучения индикации и прогнозирования» (Астрахань, 2007), X Международная научная конференция, посвященная 450-летию Астрахани (Астрахань, 2008).

По результатам исследований опубликовано 12 работ, из них 5 статей, опубликованных в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из 7 глав, заключения, выводов, библиографического списка. Содержит 5 таблиц, 35 рисунков. Общий объем диссертации 134 страниц, из них 108 основного текста. Список литературы включает 150 наименований, из них 25 на иностранном языке.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, доктору биологических наук, профессору Владимиру Николаевичу Пилипенко. Большую помощь в написании работы оказали: Заведующий отделом метеорологической службы города Астрахани Л.М. Вознесенская, зав. отделом агроклиматологии Т.В. Анточ. Сотрудники кафедры ботаники, почвоведения и биологических экосистем АГУ д.б.н. A.B. Федотова, д.б.н. Л.В. Яковлева, д.б.н. А.П. Лактионов, к.б.н. A.A. Мухин, зав. кафедрой картографии к.г-м.н. В.Н Пекин. Сотрудники; кафедры зоологии АГУ к.б.н. В.В. Федорович, к.б.н А.П. Калмыков, кафедры экологии АГУ к.п.н Т.В.Дымова, к.б.н Е.Г. Русакова. Заведующий кафедрой геологии нефти и газа АГТУ д.г-м.н. Н.Н Гольчикова.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Физико-географическая характеристика района исследований

1.1 Климатические условия

Раздел включает в себя климатическую характеристику климата Астраханской области (радиационный баланс, температуру, влажность, ветровой режим и тд.), отдельных ее районов и сезонных особенностей севера и юга

Отдельно рассмотрены климатические условия дельты и прилегающих (отдельных) территорий, распределение пороговых, положительных и отрицательных температур воздуха, что важно для развития растительного покрова. Дана общая хактеристика сезонов года. (Щучкина, 1996; Вознесенская, Бесчетнова, 2002; Пилипенко, Чуйков, 2002; Бухарицин,.. .2006 и др.).

1.2. Гидрографические условия дельты Волги

Приводятся площадные данные отдельных районов дельты и территорий, связанных с ней гидрологической сетью. Кратко отмечены некоторые физические параметры водотоков дельты. (Волга и ее жизнь, 1978; Байдин и др., 1956; Катунин и др., 2003; Карабаева, 2007; Бармин, 2008).

1.2.1. Гидрографические условия ЗПИ

В настоящее время в западные ильмени впадают 14 основных водотоков (3 протока и 11 ериков). Описана гидрологическая сеть междуречья рукава Бахтемир и главной протоки в ЗПИ — Хурдун. Даны метрические данные водотоков, питающих зону западных подстепных ильменей. Описаны особенности распределения вод дельты и прилегающих территорий в меженный и половодный период (за ряд лет), отмечены изменения гидрологического режима дельты и западных подстепных ильменей после зарегулирования Волги. (Байдин и др, 1956; Брекалова, 1981; Кузин, 2005; Синенко, 2004,2007).

1.3. Геологическое строение дельты и района западных

подстепных ильменей

Тектоническая история устьевого и приустьевого пространства современной Волги связана, с одной стороны, с движением земной коры, сопровождающееся глубинными подвижками: сдвигами, поднятиями, опусканиями и т.д.; с другой - литолого-стратиграфическим накоплением осадочного материала. Наряду с этим, трансгрессий Каспийского моря предыдущих эпох и современного периода определили достаточно пеструю геологическую картину. Ее строение сформировано сочленением

двух платформ: древней Русской, ее юго-восточной частью Прикаспийской синеклизы, севернее пос. Линейное и Предкавказской (Скифской), с переходной полосой вместе их соединения (Занозин, 2008).

1.4. Почвы дельты и ЗПИ

На территории Астраханской области насчитывают 6 типов почв:, светло-каштановые, бурые - полупустынные, аллювиальные, дельтовые, луговые, солончаки; 9 основных комплексов и 11 их сочетаний (Атлас Астраханской обл., 1997). Зональные почвы области создают большое количество комплексов, особенно в прибрежных зонах пресных и соленых водоемов. Самое большое почвенное разнообразие отмечается в Волго-Ахтубинской пойме, дельте р. Волги и прилегающих к ней подстепных районах. Однако по особым условиям формирования здесь выделяют подтипы: болотно-ильменные, ильменно-болотные, болотные, лугово-болотные, лугово-болотные с признаками оторфованности и оглеения (Федотова, ...2006; Федотова и др, 2003, 2006; Яковлева и др. 2005; Яковлева, 2007, 2010; Мухин, 2006; Мухин и др, 2005, 2006, 2008; и др.)

1.5. Рельеф

Астраханская область лежит на равнине с пологим уклоном в сторону северной части Каспийского моря. В ее рельефе особое место занимают бугры Бэра (ББ), высотой 6-15(20)м. при ширине от 150- до 600м. В дельте положительные отметки имеют так называемые прирусловые валы, образующиеся по берегам рукавов и проток, достигающие высоты 3-5 м, сформированные наносами и осадками в половодье. Особое значение имеют территории, заливаемые в период половодья; от уровня и объема его стока зависит степень (уровень) и время затопления нерестовых участков.

В полупустынных районах Астраханской области имеют место падины, неглубокие, до 0,5 -1,0м, овальной или круглой формы, с разной площадью, иногда несколько километров (Брюшкова, 1951; Рачковсковская, 1951; Николаев, 1955; Нижняя..., 2002; Пилипенко и др. 2002; Свиточ, Клювитина, 2006; Занозин, 2008).

Глава 2. Краткая хронология районирования дельты Волги и прилегающих к ней районов

В главе рассматривается геоморфологическое, ландшафтное, физико-географическое деление Астраханской области (Леонтьев, Фотеева 1965; Алексин, и др. 1961; Доскач, 1979; Волынкин, 1967; Занозин и др. 2008.) Большое внимание уделяется районированию дельты Волги и прилегающих районов, большей частью связанных с гидрологическими особенностями водотоков и отдельных водных (гидро) систем (Байдин, 1956; Белевич, 1963; Горбунов, 1971; Сокольский, 1995, Чуйков и др, 1996). Флористическое районирование области, охватывает плакорные территории пустыни и полупустыни, долину поймы и дельту

Волги. (Голуб, Пилипенко 1985; Голуб 1983; Пилипенко и др. 2002; Лактионов, 2003 и др.).

Глава 3. Материалы и методики

Работа выполнена с использованием черно-белых снимков американского космического модуля «Landsat 7 ЕТМ +» (22.04.01г, 22.0б.02г.), объединенных в многозональные цветные наборы 431, 345, 751, 753. RGB (httpi/feis-lab/info/qa/landsat-bandcomb. html.2007). Снимки этого периода выбраны для изучения экологических, климатических, гидрологических особенностей зоны западных подстепных ильменей в период весенне-летней вегетации растительного покрова (ранней весной (межень) и в начале лета (конец половодья)). В процессе работы использовались программы «Mapinfo», «Idrisi» «Myltispec», пакет «Open office 2.3». Синтез космических снимков проводили в программе «Myltispec».

Сезонное распределение растительного покрова в прилегающих к дельте районах определялись и сравнивались по синтезу каналов 751 RGB и уже упомянутым наборам 431, 345 RGB в различные периоды вегетации (в ранневесенний меженный и раннелетний половодный).

Для выделения мезоклиматических районов дельты и прилегающих к ней территорий использовался набор снимков в сочетании каналов 4.3.1 и 3.4.5 RGB. В основе определения мезоклиматов выступает пространственное распределение растительного покрова, которое отличается по яркостным характеристикам в градациях одного цвета, в нашем случае зеленого и красного.

Глава 4. Мезоклиматическое районирование дельты Волги и прилегающих к ней районов

В главе рассматриваются особенности распространения растительного покрова, в зависимости от сложившихся мезоклиматических условий современной дельты Волги и прилегающих к ней территорий. На основе синтезированных космических снимков полученных со спутника Landsat 7+ ЕТМ.(22.06.01, 22.04.02) определенно 11 мезоклиматических районов, 3 подрайона (Кокин, Пилипенко, 2010).

1. Пойменный верхне-дельтовый. Начинается с отделения рукава Бузан от реки Волга в 50км выше Астрахани и ограничивается с востока Волго-Уральскими песками, с запада бугристо-грядовой равниной Приволжских песков (полупустыни), с юга рукавом Прямой Бузан. участок является геоморфологической частью Волго-Ахтубинской поймы и началом дельты. На севере области (в пойме) зарегистрировано 419 видов растений (Голуб, Чорбадзе, 1991), в южной части она принимает черты

дельтовой растительности,

2. Городской. Район города и пригорода находится на водоразделе гидросистемы реки Волга и рукава Бузан. Граничит с севера с Пойменным районом, с востока с восточным дельтовым, с запада руслом Волги, с юга -Центральным «сельскохозяйственным». В г. Астрахань на 2002г зарегистрировали 440 видов сосудистых растений, относящихся к 4 отделам, 45 порядкам, 90 семействам, и 249 родам (Пилипенко, Сальников, 2003).

3. Восточный дельтовый район с северо-запада граничит с районом города и пригорода, с запада - Центральным, по рукавам Болда, Бушма. С востока - рукавом Кигач. Площадь, заливаемая полыми водами, здесь вегетационная активность испытывает три смены фитоценозов (упомянутых выше). Ранней весной начинают вегетацию эфемеры и эфемероиды, затем площадь заливается водой на один - два месяца, где развивается водная растительность, затем вода спадает, и вновь начинают развиваться растительные сообщества гидрофитов и мезоксерофитов Список флоры насчитывает 836 видов растений, относящихся к 4 отделам 45 порядкам, 107 семействам и 381 роду (Пилипенко и др., 1997; Лосев, и др., 1998; Пилипенко, Русакова, 1998; Пилипенко, Сальников, 2002; Пилипенко, Чуйков, 2002).

4. Центральный район - «Сельскохозяйственный» - лежит ниже Астрахани, между рукавами Казань и Бузан, его площадь составляет 72,1 тыс. га (Кузин, 2006). Граничит с Городским, Восточным, Нижнедельтовым районами, его площадь занимают сельскохозяйственные угодья; поля, рисовые чеки, сенокосы, где вегетация и полив зависит от технологического графика работ. Район в целом выпадает из системы природного мезоклиматнческого районирования по признаку влияния на растительный покров, так как полностью претерпел антропогенное воздействие на ландшафт. Данная территория сформирована из «несамостоятельных микроклиматов» и изменяется в течение сезона хаотично, так как поля с разными видами культур и условиями выращивания требуют свои отличные агротехнические приемы, и не могут одновременно воздействовать друг на друга.

5. Нижний дельтовый - более всего это тростниковый и тростниково-рогозовый пояс, что соответствует «предустьевому пространству» по Валединскому и Аполлову и «Култучной и островной зоне» по Белевич (Валединскй, Б.А Аполлов ,1928, Белевич, 1963). С юга район омывается водами Северного Каспия, с севера граничит с Центральным, Восточным и ВПИ районами. На 2002г в дельте Волги уже насчитывалось 920 видов сосудистых растений, относящихся к 4 отделам, 45 порядкам, 107 семействам и 394 родам (Пилипенко др., 2002).

6. Район восточных подстепных ильменей (ВПИ). Примыкает к западной части дельты Волги (Восточный район), с севера на восток к

Восточному Надильменному району, на юге к Нижнедельтовому. Здесь сложно переплетаются пустынные, пустынно-степные и дельтовые, гидроморфные ландшафты. Мелкие дельтовые рукава, образовывали узкие долины между буграми Бэра. Часть проток отмирала, зарастала и постепенно засолялась (Николаев, Тюрденева, 1960).

7. Район западных ильменей (ЗПИ). На севере граничит с Западным Надильменным районом приволжских песков, на западе и юге - с землями Калмыцкой республики. С востока - руслами Волги и Бахтемира. Растительность представлена рядом экологически разнородных сообществ. В ильменно-бугровом районе отмечено 320 видов представителей флоры (Пилипенко, Чуйков, 2002). На почвах вторичного засоления, выбитых пастбищах и бывших сельхозучастках насчитывается 108 видов галофильных, сосудистых растений, относящихся к 2 отделам, 21 семейству и 48 родам (Русакова, Постнова, 2005).

Необходимо отметить, что площадь между левобережьем рукава Бахтемир и протокой Хурдун (в ЗПН), выделяется растительными сообществами присущий прибрежной дельтовой флоре, вполне возможно выделить эту часть в отдельный мезоклиматический район (или Межрусловой подрайон ЗПИ). Здесь бугры, не имевшие (или давно не имевшие) антропогенного воздействия сохраняют вегетирующую растительность даже в разгар лета.

Северо-восточный подрайон ЗПИ, прилегает к правобережной части города, с юга ограничен железнодорожной веткой Астрахань - Кизляр, с востока рядом соленых озер. Экологически депрессивная зона, западная оконечность и отсеченная от проточных водотоков, с засоленными почвами. Ранее использовалась промышленностью, как вспомогательная территория.

Северо-западный подрайон ЗПИ, это западная оконечность ильменно-бугрового комплекса, с севера и запада граничит с землями Калмыцкой республики, На его территории расположено множество временных, соленых озер, с высохшими ложами и берегами. С них ветром разносится большое количество соли, что является источником вторичного засоления почвы. Отмечены дефляционные процессы. Растительный покров скудный находится в угнетенном состоянии в течение всего вегетационного периода. Первопричиной деградации почвенного покрова является перевыпас сельхозяйственных животных (Кокин, Пилипенко, 2008).

8. Район Приморских растительных сообществ лежит полосой на отложениях серых песков «новокаспийской морской аккумулятивной равнины». (Алексин, с соавт, 1961, Леонтьев, Фотеева, 1965). Ширина полосы 20 - 40км по береговой линии северо-запада Каспия. Малой частью эта равнина заходит с севера в ЗПИ, с запада - упирается в полупустынные пространства Калмыкии. На территории мезоклиматического района в

течение всего теплого периода растительный покров остается активно вегетирующим. Летом с моря дуют слабые бризы, днем на сушу, ночью в сторону моря. В зимний период Каспийское море действует отепляющим образом, с марта по сентябрь охлаждает. Флора района насчитывает 278 высших растений, которые относятся к 146 родам, 44 семействам (из них 54 вида отмечены только в российской части региона) (Лазарева, 2006).

9. Юго-западный район, идущий полосой с юга на северо-запад, и структура создает дополнительные условия комфортного развития растительного покрова, несмотря на пресс антропогенного воздействия. Юго-западный район, расположен на ильменно-бугровой равнине, лежащей к юго-западу от ЗПИ, район активного антропогенного воздействия вблизи населенных пунктов. Г.Е. Сафонов в 1977г на территории Приволжских песков выявил 150 видов семенных растений, относящихся к 108 родам и 32 семействам (Сафонов, 1977(a)). Флора самих бугров Бэра насчитывает 160 видов (Сафонов, 1977(6)). Далее за антропогенной зоной, прилегает полоса эфемерной и эфемероидной растительности идущей с юга на северо-запад. Наглядно видно, что начало лежит вблизи морского побережья на достаточно дренированных почвах и постепенно поднимается к северо-западу в достаточно отдаленные от моря территории.

Необходимо выделить еще две территории, Западный и Восточный надильменные районы (ЗНИР и ВНИР) (10 и 11), о которых выше упоминалось. Они прилегают с севера к пойме и ильменно-бугровым районам с юга. Один располагается выше Восточных подстепных ильменей в зоне Рын-песков, другой располагается выше Западных подстепных ильменей, на полузакрепленных Приволжских песках.

10. Восточный надильменный район.

11. Западный надильменный район.

Из вышеперечисленных районов - 6 (1, 2, 3, 4, 6, 7) имеют стабильно сменяющийся сезонный мезоклиматический режим, мало зависящий от осадков. Два района (5-й) и (8-й.) испытывают постоянное влияние повышенной влажности воздуха. Оставшиеся (10,11) и отчасти 9 районы, течение теплого периода имеют переменный (резкой смены) мезоклиматический режим, во многом зависящий от выпадающих в течение года осадков.

Отмечены особенности сезонного развития растительного покрова на юге и юго-западе ЗПИ (9-й район). В период ранневесенней межени активно вегетирующие эфемеры занимают гораздо большую площадь по сравнению с ксерофитами в летнюю межень (рис.1 стрелка А. пунктир). В приморском районе интенсивность развития растительности в летний период идет больше, чем весной, но на определенной площади (рис.1 стрелка Б. пунктир).

Рис. 1.. Юго-западный мезоклиматический район.

Размещение фитоценозов. I - период ранневесенней межени 22.04.02. II-летний период 22.06.01. (Объяснения в тексте)

Подобные сезонные флуктуации отмечены в районе ЗПИ, в меженный период активная вегетация привязана к пресноводной гидросистеме. Здесь создаются комфортные местные климатические условия, обусловленные доступностью почвенной влаги для ксеро- и мезофитов (Рис.2.).

На ранневесеннем снимке (22.04.01г.) картина распределения растительности представлена разреженными участками, разбросанными по территории ЗПИ

Эфемерная и эфемероидная растительность, сосредоточивалась на рельефных возвышениях, буграх Бэра, грядах и небольших возвышениях в равнинной части в ЗПИ. Межбугровые и межильменные пространства, в это время лишены плотного травяного покрова. Другие экологические группы растений мезофиты, ксерофиты и гидрофиты к этому времени только начинают активную вегетацию.

На обработанном летнем снимке Ьапс^ 7 ЕТМ + (22.0б.02г.) прилегающая с запада к дельте р. Волга территория выделяется темно-зеленной зоной отличной от общей сцены снимка и имеет вид «сплошной зеленой» полосы, пролегающей вдоль р. Волга, рукава Бахтемир, протоки Хурдун, других проточных, слабопроточных водоводов и связанных с ними ильменями

Летом активный рост ксерофитов, мезофитов и гидрофитов образует полосу растительности, которая занимает межбугровые (и межильменные) пространства. Благоприятные (комфортные) условия развития растительности в это время создаются за счет высокой

температуры воздуха, близости водоемов питающих грунтовой влагой почву, и влажных масс воздуха, насыщенных испаряемой влагой с акваторий ильменей на ближайшие территории. Таким образом, формируется, условно назовем, «влажная» или оптимальная (припустынная) мезоклиматическая зона, где относительная влажность воздуха выше на 5-10% и более чем в полупустынной части грядовой равнины ЗПИ. Температура воздуха в зоне оптимума, ниже на 2-3°С, и более градусов. (Обычная температура воздуха в этот период достигает 25-30°С, иногда больше).

Рис.2. Границы оптимального развития растительного покрова в летний период (в конце половодья). В градациях зеленого, обозначен растительный покров, в градациях голубого - водная акватория

На летнем снимке зона комфортного развития растительности располагается в восточной и центральной части ЗПИ, вдоль русла Волги и Бахтемира, и выдвигается тремя, условно названы «конусами» в западную часть района. Очертания с предыдущим снимком схожи, но плотность полосы или проекционного покрытия растительности говорит о сложившихся оптимальных условиях развития фитоценозов (и биоценоза в целом) в резко обозначенных границах.

Для метрической оценки расстояний выдвижения границ распространения зоны «влажного» микроклимата, определены 12 крайних точек, расстояние которых рассчитываются от западных границ зоны комфорта до русла р. Волга и рук. Бахтемир (по прямой), в километрах (Рис. 2.). Точка 1 (далее в тексте обозначенные (Т) и цифрами (1, 2, 3 ... 13)) находится в 500 метрах от берега Волги на севере ЗПИ, Т. 2 - в 4,5 -5,2 км, Т. 3 - около 22 км., Т. 4- 53,6 км, Т.5- 58,5 км, Т.6.- - 28,2 км, Т.7. -41,8 км, Т.8. - 15,42 км, Т. 9 - 26,00 км, Т.10 - 18,00 км далее для точного определения расстояния примем берега Волго-Каспийского канала (ВКК) как ориентир менее подверженный изменениям, до него 23,65 км. Т.11 на западной оконечности оз. Рыжково-1 (республика Калмыкия) до морского побережья 17,4 до ВКК—24,9 км. Т. 12 расположена севернее пос. Лагань до ближайшего берега Каспия 10,6км, до ВКК-31,5 км. Т. 13 находится практически на одной линии с Т. 12, но продолжается далеко на запад от берега моря на 42,0 км, а от ВКК 61,7 км. Надо отметить, что площадь зоны «комфортного» развития растительности составляет около 3115 км3 (Кокин, и др., 2010).

Дальнейшая обработка летнего снимка показала особенности распределения растительного покрова в отдельных гидросистемах зоны ЗПИ. Выделяются три площади гидросистем (водных трактов). 1) Бешкульская. 2) Прикаспийская, Восточненская. 3) Камышовская, Зареченская, Черноземельская.

В придельтовых районах Волги, лежащих выше зон западных и восточных подстепных ильменей, сформировались особые климатические условия отличные от ближайших территорий местных климатов. Во время вегетационного периода с северной стороны они испытывают «сухое и жаркое» влияние аридных плакорных территорий. С южной стороны они испытывают смягчающие воздействие «влажных ветров». С запада (восточный район) и востока (западный район) граничат с поймой и дельтой реки Волга, которые смягчают местные климаты. С давних пор эти места служили стоянками (зимниками) для пастбищных животных. Перевыпас сельхозживотных на севере ильменно-бугровых районов привел к частичной (на некоторых участках полной) потере растительного покрова.

Восточный надильменный район (условно назовем ВНИР), прилегающий к северной окраине восточных подстепных ильменей обозначен наличием участка с высокой степенью дефляции почвы. Основной причиной тому явилась высокая нагрузка на растительный покров пасущихся животных. Вторым условием, поддерживающим процесс деградации растительного покрова, является влияние восточного более сухого климата, с доминирующими направлениями ветров восточных румбов, особенно в сухие сезоны

В результате образуется своеобразная зона незакрепленных и

полузакрепленных песков между северными окраинами озер и южными участками песков Кызылтау, Калипашошак. На летнем снимке ((Landsat 7 ЕТМ+) (22. 06.02)) данной территории видны большие площади подверженные выветриванию, растительность на них весьма скудная. Длина границы соприкосновения надильменного района с северной оконечностью восточных подстепных ильменей составляет 96,0 км (по ломаной линии). Площадь участка подверженного деградации, непосредственно прилегающего к восточным ильменям, составляет около 900 км1. Ширина прилегающей к ВПИ депрессивной полосы колеблется от 1,7 до 13,5-14 км, а дефляционного участка около 4,4 км.

Западный надильменный район (условно назовем ЗНИР) располагается севернее западных подстепных ильменей, также активно используется под пастбища многих овцеводческих хозяйств. В различных интерпретациях обработки космического снимка он выделяется, как достаточно большое пространство с площадью, около 5000 км2 (согласно Landsat 7 ЕТМ+ - 4963,3 км2), в границах Приволжских песков общей площадью 6000 км2 (Сафонов, 1977). Внутри него можно выделить три зоны интенсивного использования пастбищ. Первая - имеет площадь района 1606 км2, ширина «полосы» в пределах 20-27 км, максимальная -37 км (рис. 4. I.). Вторая зона граничит малым участком на юге ЗНИР, восточной стороной с рекой Волга, расстояние от реки до восточной границы III зоны 27-28 км, площадь - 1117,3 км2. Самая дальняя III зона граничит с I и II зоной имеет площадь- 2240 км2, этот район испытывает наименьшее влияние от перевыпаса.

На территории I зоны ЗНИР насчитывается 56 животноводческих точек, расстоянием между собой (друг от друга) составляет в среднем 5 км. Обычно на одно хозяйство приходится участок радиусом 2,5-5 км. Почва вокруг хозяйств годами вытаптывалась и уплотнялась большим количеством животных. Эти участки почти полностью лишены растительного покрова и классифицируются как очень сильно сбитые (классификация пастбищ по степени сбитости дана (по Устойчивое..., (2002)). Среди растительности здесь часто встречаются ранневесенние эфемеры, повсеместная верблюжья колючка (Alhagi pseudalhigi (maurorum**)), горец птичий (Polygonum aviculare) и некоторые другие виды. Ниже на склонах возвышенностей лежат участки сильно сбитых пастбищ, их можно охарактеризовать, как площади с чрезвычайно редким растительным покровом, вегетирующими ранней весной и осенью. Его основу составляют: весной эфемеровые однолетники, эфемероиды, летом -мортук пшеничный (Eremopyrym orientale), горец птичий (Polygonum aviculare), мятлик луковичный (Роа bulbosa), рогач песчаный (Ceratocarpus arenarius). По космическим снимкам выделено 56 таких участков, 40 из них достаточно крупные, площадью от 1,02 до 8,0 км2. Средняя площадь одного участка составляет 1,71 км2. Разброс размеров занимаемых

площадей составляет от 8,02 до 0,2 км2. Общая площадь в I зоне (очень сильно сбитых, сильно сбитых участков) составляет 96,081км2.

Рельефно ниже двух предыдущих располагаются участки обозначенные как среднеСбитые. Основу травостоя в таких сообществах составляют полынь Jlepxa (Artemisia lerchiana), полынь веничная (А. scoparia), молочай Сегюера (Euphorbia seguieriana), многолетний злак мятлик луковичный (Роа bulbosa), однолетний злак мортук пшеничный (Eremopyrym triticeum) и однолетнее разнотравье: горец птичий (Polygonum aviculare), рогач песчаный (эбелек) (Ceratocarpus arenarius), клоповник пронзеннолистный (Lepidium perfoilliatum). Постепенно, с понижением (по склону) количество их увеличивается, полынь исчезает, и доминировать начинают молочай Сегюера {Euphorbia seguieriana), рогач песчаный (эбелек) (Ceratocarpus arenarius), гармала (Perganum harmala), неравноцветник кровельный (Anisantha tectorum).

В низинных участках растительный покров сохраняется в слабосбитом состоянии. Здесь в состав травостоя кроме верблюжьей колючки (Alhagi pseudalhagi (maurorum**)), полукустарничков, полыни Лерха и пижмы тысячелистниковой (ромашник) (Tanacetum achilleifolium), входят злаковые: ковыль волосовидный (тырса) (Stipa capillata), ковыль сарептский (S. sareptana), ковыль Лессинга (S. lessingiana), овсяница валлесская (типчак) (Festuca valesiaca), житняк пустынный (Agropyron desertorum) и др. Иногда встречаются отдельные виды или группы Тамарикса (Tamarix laxa). В ЗНИР запас фитомассы на среднесбитых пастбищах составляет 0,65 - 1,40 ц/га, на сильно сбитых — 0,3 - 1,00ц/га, при этом средняя высота травостоя, соответственно, составляет 10-25 см и 7-17см в мятликово-ромашковых сообществах 8-115см (Устойчивое, 2002). Сухая масса травостоя на пастбищах ЗПИ составляет не более 0,5- 2,0 ц/га (Лозицкий, Симанскова, 2001, Симанскова, 2004).

В выделенных по космическим снимкам (Landsat ЕТМ 7+), мезоклиматических районах выделяются участки, которые отличаются яркостными характеристиками из общего цветового фона. Площадь, подобных участков достаточно обширна, но в сравнении с площадями выше выделенных мезоклиматических районов и подрайонов, довольно мала. К ним можно отнести небольшие поселки, лесозащитные посадки в степи, падины, переувлажненные почвы (или мочары), суходольные пространства в дельте Волги, группы барханов, отдельные большие заболоченные острова в дельте, и палы.

Эти территории интересны тем, что отличаются целым комплексом почвенных, рельефных, гидрологических условий, и имеют свои обособленные - топоклиматы, несколько отличные от мезоклимата окружающего ландшафта. Они занимают промежуточное положение между микроклиматом и мезоклиматом. В случае ландшафтной отчужденности, образует топоклиматическую единицу в другом

мезоклиматическом районе. В западинах видовой состав растительности количественно и качественно богаче. Обычно он представлен пыреем ползучим (Elytriga elongate), житняком гребенчатым (гребневидным) (Agropyron pectinatum), кострецом безостым (Bromopsis inermis), осокой ранней (Carex praecox), полынями австрийской и белой (Artemisia austrica и A. lerchiana) и др.

Переувлажненные участки (мочары) образуются в результате потери воды из трактовых водотоков (Черноземельской, Оля-Каспийской оросительных систем, изменяют минерализацию почвенной влаги и грунтовых вод вследствие большего (по сравнению с плакором) испарения. Со временем в травостое этих участков широко распространяются череда поникшая (Bidens cernua), череда трехраздельная (В. tripartite), марь многосеменная (Chenopodium polyspermum), ежовник обыкновенный (Echinochloa crus-galli), лютик ядовитый (Ranunculus sceleratus), жерушник болотный (Rorippa palustris) и др. Суходольные участки отличаются от близлежащих территорий, тем, что не подтопляются при среднем и малом объемах стока весеннего половодья, но могут, подтопляются в период большого половодья. На лугах этих участков распространены растения ксерофитной группы - полынь понтическая (Artemisia pontica), вейник наземный (Calamagrostis epigeios), синеголовник плоский (Eryngium planum), щавель кисленький (Rumex acetosella), лядвенец рогатый (Lotus corniculatus), подмаренник русский (Galium ruthenicum) и др. виды.

Барханная группа для растительного покрова несет больше негативного воздействия, в теплый период нагретые пески скорее подсушают локальное воздушное пространство вокруг открытых песков и барханов, кроме того постепенно засыпают песком растительный покров внутри группы. Растительность находится под определенным топоклиматическим гнетом. На подвижных песках растительности, как правило, нет, редко встречается хондрилла сомнительная (Chondrilla ambigua), житняк сибирский (Agropyron sibiricum), верблюдка арапо-каспийская (Corispermum aralo-caspium), верблюдка Маршала (С. Marschallii), рогач песчаный (Ceratocarpus arenarles).

Низинные участки дельты Волги и ЗПИ часто бывают подтопленными или заболоченными, растительный покров обилен в течение теплого периода. Здесь годами скапливается большое количество растительной старики. В условиях повышенной температуры, влажности почвы и воздуха активно проходит процесс разложения органики и эммиссии углекислого газа (С02). В таких благоприятных условиях развиваются различные виды грибов, активно способствующие разложению растительных остатков до автохтонного и аллохтонного вещества. В период половодья отсюда начинается вынос и распределение вещества в дельту, которое является источником питания фито и

зоопланктона (Кокин др., 2009).

Участки выжженной растительной старики — палы в условиях полупустыни достигают нескольких десятков км2, здесь создаются свои временные «сухие» топоКлиматьг. Период восстановления исходного растительного покрова, проходит в течение 3-5 и даже 7лет (на пойменных лугах 10-20 лет). Длительность этого процесса зависит от климатических условий, а также числа и глубины микрозападин на единицу площади пала. Первыми на палах появляются виды, у которых корневая система (луковицы), лежит глубже 5см. Таковыми являются представители родов тюльпан, лук, гусиный лук, соответственно, тюльпан двуцветковый (Тulipa biflora), тюльпан Биберштейна (Т. Biebersíeiniana), лук каспийский (Allium caspicum), лук неравный (A. inaequale), гусиный лук луковичный (Gagea bulbifera), гусиный лук сетчатый (G. reticulata). В растительном сообществе данные виды растений обычно становятся доминантами и содоминантами. Особого внимания заслуживают фитоценозы сформированные, на территориях ежегодно или практически ежегодно испытывающие пирогенное воздействие. Обычно, здесь широко распространяется циклахена дурнишниковолистная (Cyclachaena xanthiifolia) (Канищев и др., 2001; Кокин и др., 2006; Кокин, Дымова, 2007; Дымова, Кокин, 2007).

В отдельных случаях схожие топоклиматы могут формировать мезоклиматы, но основными слагающими единицами мезоклиматов дельты и ЗПИ являются микроклиматьг образованные различными ландшафтами дельты и ЗПИ. В тоже время многие из них формируют слоевые микроклиматические группы

К основным природным микроклиматам (и их типовым группам) дельты Волги ЗПИ можно отнести;

1) микроклиматотдельных пресных, соленых озер и временных водоемов,

2) микроклимат участков берегов больших и малых водотоков (песчаных, заиленных, заросших и тд.)

3) микроклимат заболоченных прибрежных низин,

4) микроклимат небольшого, обособленного участка тростникового, тростниково-рогозового пояса,

5) микроклимат отдельных деревьев, кустов и их групп, защитных лесопосадок.

6) микроклимат отдельных лугов (3 уровней),

7) микроклиматы с/х угодий различного назначения (поля, сенокосы).

8) микроклимат небольших, не тронутых антропогенной деятельностью участков грядовой равнины,

9) микроклимат бугров и увалов (северных и южных склонов, вблизи водоемов и в их отдалении),

10) микроклимат отдельных небольших, дефляционных участков почв (песков),

11) микроклимат небольших западин, лож бывших ильменей (соленых озер), заросших ксеро и мезофитами (гапофитами),

12) микроклимат вытоптанных участков вокруг животноводческих ферм.

Важной задачей в сохранении фитоценозов в экосистеме дельты Волги и ЗПИ, является комплексное изучение экологических единиц местного климата, их влияние на окружающие территории и практическое применение в деле охраны природы и интересах сельского хозяйства.

Выводы

В результате изучения развития растительного покрова в дельтовых и придельтовых районах Волги удалось установить:

1. В восточном районе дельты отмечены 3 смены вегетации в течение теплого периода: 1- эфемерный, 2- гидрофитный (водный), 3 -гидромезофитный с участием эфемероидов.

2. Установлены границы сезонного (ранневесеннего и летнего) развития растительного покрова в зоне ЗПИ и районе, примыкающем к ее юго-западным окраинам

3. По климатическим, гидрологическим, антропогенным условиям выделены 11 мезоклиматических районов и 3 подрайона с особенными условиями развития растительного покрова, 6 часто встречающихся топоклиматических и 12 обычных для дельты и ЗПИ микроклиматических участков. Два района имеют постоянное влияние повышенной влажности воздуха и стабильным (летним) гидрологическим режимом. Еще три района (один из них отчасти) имеют переменный резкой смены мезоклиматическиий режим.

4. Местные климаты отдельных районов взаимно влияют на растительный покров, с одной стороны, как фактор развития фенотипических реакций растений и адаптации, с другой - как фактор расселения и освоение новых территорий.

6. Причиной потери растительного покрова, на придельтовых территориях является неконтролируемый перевыпас сельскохозяйственных животных.

5. Вычислены площади участков подверженных перевыпасу: 1) в восточном надильменном районе она составляет 900 км2 , 2) в западном надильменном районе, в зоне интенсивного использования пастбищ из 4963,3 км2, наиболее заметное влияние перевыпаса на севере ЗПИ на площади 1606 км2 и к западу от р. Волги -1117,3 км2 (общ. пл. 2723,3 км2).

7. Флора дельты Волги и прилегающих районов (в направлении

дельта восточная граница Калмыкии) состоит из 112 семейств, 448 родов и 1025 видов.

Рекомендации

1. Отдельные топо-микроклиматические участки внутри местного климата можно использовать как полигоны формирования экотипов обычных видов растений, адаптации новых (видов, групп). Также местом сбора семенного материала, естественным образом прошедшим многолетний «селекционный» отбор в определенных условиях.

2. В зоне ЗПИ необходимо единое управление обводнением западных подстепных ильменей и обустройством (контролируемым) ГТС. Демонтаж и ремонт дамб позволит увеличить «комфортную» зону развития фито - (био) ценозов. (Кокин, Пилипенко, 2007 б; Федорович, и др., 2007; Кокин, и др., 2010).

3. Контролируемый выпас сельскохозяйственных животных на придельтовых территориях позволит централизованно управлять пастбищным хозяйством (района) области.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ. * - публикации в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК РФ.

1. * Морозов, Б.Б. Дешифрирование пожаров в условиях Астраханской области. / Б.Б. Морозов, O.A. Кокин // Экологические системы и приборы, М. ООО Изд-во Научтехлитиздат 2005, № 9 - С. 72-74.

2. Кокин, О. А. Мониторинг пожаров растительности пастбищ в условиях степи Астраханской области путем дистанционного зондирования / O.A. Кокин, Т.В. Дымова, Б.Б. Морозов. // Природноресурсный потенциал. Экология и устойчивое развитие регионов России: Сборник материалов IV Международной научно-практической конференции. - Пенза: РИО ПГСХА, 2006 - С. 110-114.

3. Федорович, В.Ф. К вопросу о размещении озерной лягушки как промыслового вида земноводных в западных подстепных ильменях дельты Волги / В.Ф. Федорович, O.A. Кокин, А.П. Калмыков // Сохранение разнообразия животных и охотничье хозяйство России. Материалы 2-й Международной научно-практической конференции - М., МСХА им. К.А. Тимирязева, 2007 - С. 79-81.

4. Дымова, Т.В.. Мониторинговые исследования пожаров растительного покрова степных пастбищ на территории Астраханской области / Т.В. Дымова, O.A. Кокин И Современные аспекты экологии и экологического образования Составление и редакция: Дедков Ю.М., Аптуфьев Ю.В., Пучков М.Ю. - Назрань: Пилигрим, 2007 - С.222-226.

5. Кокии, O.A. Восстановление естественной растительности дельтовых районов Астраханской области под влиянием пожара / О. А. Кокин, Т. В. Дымова // Перспектива - 2007: Материалы международного конгресса студентов, аспирантов и молодых ученых. - Нальчик: Каб. -Балк. ун-т., 2007 - С. 31-33.

6. * Кокин, O.A. Дамбы в системе обводнения западных ильменей /O.A. Кокин, В.Н. Пилипенко // Естественные науки Астрахань Изд-во Астраханский государственный университет 2007, №3 - С.68-71.

7. Кокин, O.A. Экотоны различных ландшафтных групп Прикаспия/ O.A. Кокин, В.Н. Пилипенко // Экология биосистем: проблемы изучения, индикация и прогнозирования: материалы Международной научно-производственной конференции, посвященной 75-летию Астраханского государственного университета. 20-25 августа 2007 г / сост.: В.Н Пилипенко, С.Р. Кособокова, JI.B. Яковлева. - Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2007. - Часть 1. -С25-28.

8. Кокин, O.A. Оценка процессов дефляции почв в западном Прикаспии./ O.A. Кокин // Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря и водоемов внутреннего стока Евразии (Астрахань, 2530 апреля 2008г.) материалы X Международной научной конференции, посвященной 450-летию Астрахани / Астраханский государственный университет; сост.: В.Н. Пилипенко, С.Р. Кособокова. - Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2008. - С.163 -165.

9. * Кокин, O.A. Причины дефляции почв в районе западных подстепных ильменей. /O.A. Кокин, В.Н. Пилипенко // Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря и водоемов внутреннего стока Евразии (г. Астрахань, 25-30 апреля 2008г.) материалы X Международной научной конференции, посвященной 450-летию Астрахани / Астраханский государственный университет; сост.: В.Н.Пилипенко, С.Р. Кособокова. - Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2008. - С.165 -167.

10. * Кокин, O.A. Влияние гидроморфных процессов на иммиссию углекислого газа С02 в устье р. Волги и прилегающих территорий /O.A. Кокин, В.Н.Пилипенко, A.B. Федотова // Естественные науки. Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2009, № 4 (29) - С. 16-20.

11. * Кокин, O.A. Мезоклиматическое районирование дельтовых и придельтовых территорий Волги. / O.A. Кокин, В.Н. Пилипенко // Естественные науки. Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2010, № 3 (32), С.44-57.

12. * Кокин, O.A. О водности водоемов и влажности прилегающих территорий как факторах, влияющих на состояние биогеоценозов ильменно-бугрового района (Астраханская область)/ O.A. Кокин, В.Н. Пилипенко, В.Ф. Федорович, // Естественные науки. Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2010, № 4 (33) - С. 9-14.

Подписано к печати 23.04.2012 г. Формат 60x84/16. Бумага типографская. Гарнитура Times New Roman. Усл. печ. л. 1,5. Тираж 100 экз. Типография ООО «ВЕДА», 414000, г. Астрахань, ул. Ленина, 20

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Кокин, Олег Александрович, Астрахань

61 12-3/1052

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РФ ФГБУ ВПО «АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи

КОКИН ОЛЕГ АЛЕКСАНДРОВИЧ

МЕЗОКЛИМАТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА В РАЙОНЕ ЗАПАДНЫХ ПОДСТЕПНЫХ ИЛЬМЕНЕЙ И ДРУГИХ ПРИДЕЛЬТОВЫХ ТЕРРИТОРИЯХ РЕКИ ВОЛГИ

По специальностям: 03.02.01 - ботаника

03.02.08 - экология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель Доктор биологических наук, проф. Пилипенко Владимир Николаевич

Астрахань 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................3

Глава 1. Физико-географическая характеристика района исследований ... 8

1.1. Климатические условия........................................................8

1.2. Гидрографические условия дельты Волги.................................14

1.2.1. Гидрографические условия ЗПИ.............................................16

1.3. Геологическое строение дельты и района западных

подстепных ильменей..................................................................28

1.4. Почвы дельты и ЗПИ...........................................................29

1.5. Рельеф..............................................................................31

Глава 2.Краткая хронология районирования дельты Волги и

прилегающих к ней районов.........................................................34

Глава 3. Материалы и методики.....................................................58

Глава 4. Мезоклиматическое районирование дельтовых и

придельтовых территорий Волги...................................................60

Глава 5. Сезонные изменения границы растительного покрова в районе западных подстепных ильменей...................................................81

Глава 6. Роль придельтовых территорий Волги в формировании растительных ресурсов................................................................91

Глава 7. Tono и микроклиматические участки в системе мезоклиматов

дельты Волги и ближайших территорий.........................................101

Заключение............................................................................109

Выводы...................................................................................112

Список литературы ........................................................114

Приложение...........................................................................135

ВВЕДЕНИЕ.

Актуальность. Актуальность исследования связана с изменением местных климатов в придельтовых районах Волги, их влиянием на сезонное развитие растительного покрова. Долговременная и плохо контролируемая хозяйственная деятельность в постсоветский период привела к изменениям и перестройке части экосистем к западу от дельты Волги. Превышение нормы выпаса скота на ближайших к западным подстепным ильменям (ЗПИ) территориях в ряде случаев способствовало деградации растительного покрова или полной его потере. Недостаточное водоснабжение в зоне подстепных ильменей привело к высыханию части водоемов и повышению солености в других, смене луговых мезо-ксерофитных фитоценозов на галофитные, зарастанию проток, каналов и ильменей. В настоящий период большие проблемы с водой испытывает население, сельскохозяйственная отрасль и фермерское рыбоводство.

Уменьшение общей площади акваторий водоемов ЗПИ привело к изменению местного климата и сокращению площади комфортного местообитания пресноводных и наземных животных, изменению сезонных границ растительного покрова.

В целом экологическое состояние района западных подстепных ильменей зависит от ряда факторов: объема поступающей воды, количества рабочих гидросооружений, общей площади акваторий водоемов, количества выпасаемых животных. В сложившихся условиях растительный покров выступает как индикатор экологического состояния комплекса ЗПИ и ближайших районов.

Таким образом, современное изменение климата и экологическое состояние района западных подстепных ильменей (в большей степени гидрологическое) определяет сезонное развитие фитоценозов на ближайших к дельте территориях. Площадь распространения

растительного покрова в границах отдельного мезоклиматического пространства свидетельствует о благополучии или напряжении экосистем и степени взаимовлияния местных климатов

Цель работы - исследование особенностей развития растительного покрова дельтовых и придельтовых районов р. Волги и установление зависимости развития растительного покрова в период ранней весны до половодья и в начале лета.

В ходе выполнения исследования ставились следующие задачи:

1. Изучить развитие растительного покрова в ранневесенний и летний половодный период в дельтовых и придельтовых районах Волги.

2. Обозначить границы «комфортного» развития растительного покрова меженный (весенний) и половодный периоды зоны ЗПИ.

3. Исследовать условия (причины) влияющие на сезонное развитие растительного покрова в различных районах.

4. Установить топо-микроклиматические участки на изучаемой территории.

5. Выявить участки испытывающие антропогенное давление на растительных покров.

6. Охарактеризовать климатические и гидрографические особенности южной части Астраханской области, т. е районов дельты Волги и зоны ЗПИ как взаимовлияющих на развитие растительного покрова.

Научная новизна. Впервые с применением ГИС технологий

изучено развитие растительного покрова дельты Волги и прилегающих к

ней районов с позиции влияния мезоклиматических условий. Выявлены

особенности влияния гидрологических условий на развитие

фитоценозов в различных дельтовых и придельтовых районах.

Теоретическая и практическая значимость результатов.

Полученные данные дополняют сведения о развитии растительного

4

покрова в условиях аридного климата, предоставляют возможность прогнозировать проникновение отдельных групп и новых видов растений в сопредельные районы с последующей адаптацией в новых мезоклиматических условиях. Кроме того, дают возможность прогнозировать смену видового состава внутри отдельных мезоклиматических районов. Выделенные сезонные границы «комфортного» развития фитоценоза в западных подстепных ильменях позволяют говорить, как об условно принятой составляющей экологической самодостаточности района в данный период времени. Увеличение или уменьшение площади, охваченной границей, предполагает изменение условий необходимых для развития растительного покрова.

Практическое значение работы заключается в оценке развития растительного покрова (и его деградации) в отдельных районах дельты Волги и прилегающих территориях, последующей организации эффективного контроля в управлении пастбищным хозяйством.

Возможно использование данных исследования в ботанических, экологических и селекционных исследованиях.

Объекты исследований. Объектом исследований является растительный покров отдельных районов дельты Волги и его зависимость от климатических, сезонных, гидрологических и антропогенных условий.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Мезоклиматические условия определяют развитие растительности в дельте Волги и прилегающих территориях.

2. Основу фитоценозов мезокиматических районов составляют группы растений, привязанных к особым экологическим условиям.

3. Сезонное развитие растительного покрова определяется

сложившимися мезоклиматическими условиями территории.

5

4. Топо-микроклиматические участки являются важными компонентами в развитии растительного покрова на окружающем пространстве.

Апробация работы. Материалы диссертации и основные

положения докладывались на международных и российских

конференциях: Международная научная конференция «Средства и

методы обеспечения экологической безопасности» (Астрахань, 2005), IV

Международной научно-практической конференции

«Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие

регионов России» (Пенза, 2006), 2 -я Международная научно-

практическая конференция «Сохранение разнообразия животных и

охотничье хозяйство России» (Москва, 2007), Международный конгресс

студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспектива - 2007»

(Нальчик, 2007), Международная научно-практическая конференция,

посвященная 75-летию Астраханского государственного университета

«Экология биосистем: проблемы изучения индикации и

прогнозирования» (Астрахань, 2007), X Международная научная

конференция, посвященная 450-летию Астрахани. (Астрахань, 2008).

По результатам исследований опубликовано 12 работ, из них 5

статей, опубликованных в журналах, рекомендованных ВАК.

Личный вклад автора заключатся в сборе и обобщении

опубликованных источников, в планировании и проведение полевых

работ по сбору подспутниковой информации. В обработке космических

снимков и создании на их основе тематических сцен, фрагментами

представленных в виде рисунков, в определении мезоклиматических

районов юга Астраханской области, выделении зоны «комфортного»

развития растительности как единой эколого-таксономической единицы.

Вклад автора в выполнение работы составляет более 80%.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из 7 глав,

заключения, выводов, библиографического списка. Содержит 5 таблиц,

6

37 рисунков. Общий объем диссертации 134 страниц. Список литературы включает 150 наименований, из них 25 на иностранном языке.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, доктору биологических наук, профессору Владимиру Николаевичу Пилипенко. Большую помощь в написании работы оказали: заведующая отделом метеорологической службы города Астрахани JI.M. Вознесенская, зав. отделом агроклиматологии Т.В. Анточ, а также сотрудники кафедры ботаники, почвоведения и биологических экосистем АГУ: д.б.н. A.B. Федотова, д.б.н. J1.B. Яковлева, д.б.н. А.П. Лактионов, к.б.н. A.A. Мухин, зав. кафедрой картографии к.г-м.н. В.Н Пекин; Сотрудники кафедры зоологии АГУ к.б.н. В.В. Федорович, к.б.н А.П. Калмыков, сотрудники кафедры экологии АГУ к.п.н Т.В.Дымова, к.б.н Е.Г. Русакова, заведующий кафедрой геологии нефти и газа АГТУ д.г-м.н. Н.Н Гольчикова

ГЛАВА 1. ФИЗИКО - ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ.

Астраханская область расположена на юго-востоке европейской части России, между 48°52' (северная граница) и 45°ЗГ (южная граница) северной широты. Самая западная точка расположена на границе с Волгоградской областью - 44°58', восточная - на одном из островов дельты Волги на 49° 15' восточной долготы. (Вознесенская, Бесчетнова ...2009, сайт www.Zesar.ru., сайт www. Mojgorod,ru.//astrakhan_obl/atd.html). Ее площадь составляет 49000 км2. По природным гидрогеологическим условиям делится на Волго-Ахтубинскую пойму и дельту, представленную четвертичными современными отложениями в виде аллювиальных песков, супеси, суглинков и глины. Полупустынное пространство по обеим сторонам поймы занимает аккумулятивная равнина, на севере сложенная нижнехвалынскими морскими песками, супесями, суглинками и глиной, в центральной части -верхнехвалынскими морскими песками, супесями, суглинками и глиной, в южной части с глубоким врезанием в центральную - современными эоловые песками и супесями. На западе и юго-западе дельты лежат те же нижехвалынские отложения и современный новокаспийский горизонт песков с прослоями супеси и суглинков (Атлас Астраханской обл., 1997).

1.1. Климатические условия

Область находится в умеренном поясе, испытывает на себе влияние; воздушных масс, переносимых с Атлантического океана. Западный ветер приносит циклоны, как правило, для области это неблагоприятные погодные условия: обычно выпадение осадков, уменьшение температуры летом и повышение зимой. Со стороны Северного Ледовитого океана равнинный

рельеф Астраханской области не препятствует прохождению холодных арктических масс, с которыми связано понижение температуры в любое время года. Обычный для нашего края Сибирский антициклон повышает давление, вследствие чего уменьшается облачность и количество выпадающих осадков. Зимой в условиях короткого дня и ясного неба он устанавливает низкие температуры. Летом же этот циклон вызывает повышение температуры воздуха и приводит к установлению жарких дней. Редко наблюдается перенос воздушных масс со стороны Черного и Средиземного морей. Воздушные массы, переносимые с юга, обычно приносят тепло в любое время года, а летом так необходимую прохладу, (http ://geo. astrakhan, ws/klimat.php).

Климат в области резко континентальный, он постепенно убывает с северо-востока на юго-запад дельты, это подтверждается уменьшением в указанном направлении среднегодовых температур воздуха на 1,3° (с плюс 8,5° до плюс 9,8°С) , с годовой амплитудой температурой воздуха плюс 7С° (с 72° до 65°С) и уменьшением средней длительности безморозного периода на один месяц (Байдин с соавт, 1956). Сумма активных температур составляет 3350-4200°С. Продолжительность периода с температурой выше 0°С на севере, составляет 235- 260 дней, на юге - 25 8-261 день (Сокольский и др, 2005), с температурой выше плюс 10° С -200 дней, выше плюс 15°С - 160 дней. Испаряемость за год составляет 950-1350мм, гидротермический коэффициент (ГТК) 0,12-0,33, показатель увлажнения по Д.И. Шашко 0,050,16 (Козин, 1977). Угол падения солнечных лучей на земную поверхность уменьшается от 21° на юге и до 18° на севере. Разница в углах падения солнечных лучей определяет различие в количестве тепла, получаемого поверхностью нашей области по временам года (Вознесенская, Бесчетнова, 2002).

В широтном направлении среднегодовая температура воздуха изменяется с юга на север от плюс 10°С до плюс 8°С. С начала 60-х годов

прошлого века среднегодовая температура повышалась (до плюс 9,6°С), к концу века составила плюс 10,5°С тепла, потепление увеличивается в основном за счет зимних месяцев, отмечается некоторое похолодание в мае (от плюс 18,2°С до плюс 14,8°С) и сентябре (от плюс 17,4°С до плюс 14,8°С). Амплитуда самого холодного и самого теплого месяцев составляет 29 и 34°С. Годовая амплитуда среднемесячных температур 30-31°С. Среднегодовая температура по г. Астрахани колебалась от плюс 7,7°С (1929г.) до плюс 11,9°С (1995г.), по ЗПИ - от плюс 9,5°С до плюс 9,6°С. Безморозный период длится в среднем 172 дня, а в ЗПИ - 190 Средняя продолжительность теплого времени (среднесуточная температура более 0°С) составляет 258-261-день (Вознесенская, Бесчетнова, 2002; Щучкина, 1996).

Для области характерно малое количество осадков всего 160-180 мм. в год, и большой испаряемостью (Щучкина, 1996) по территории западного ильменно-бугрового комплекса 240-270мм., которая увеличивается в западном направлении (Вознесенская, Бесчетнова, 2002).

Зима начинается 15-20 ноября, в водотоках дельты 23 ноября или в первой декаде (5) декабря. Продолжительность этого периода около ста, иногда до 135 дней. Средняя температура воздуха в этот период составляет минус 4,4°С, по другим данным (в зависимости от года) в пределах минус 3,4 - минус 7,2° С. По г. Астрахани в январе самом холодном месяце средняя температура (XX веке) колебалась от минус 0,8°С до минус 16°С, по территории ЗПИ всего от минус 5,6 °С до минус 5,7°С. По области характерны резкие перепады температуры воздуха, в январе, феврале они понижаются до минус 15 - минус 20°С, а в некоторые годы - до минус -30-минус 35°С. Морозы с температурой минус 15 - минус 20°С в среднем наблюдаются 8-16 дней. Их продолжительность возрастает на 2-4 дня, с юга на север. Вероятность морозов ниже минус 25°С по территории устьевой области не превышает 10 %. Редко отмечаются морозы до минус 40 °С (Вознесенская, Бесчетнова, 2002; Пилипенко, Чуйков, 2002).

10

П.И. Бухарицин (2006) подсчитал повторяемость зим по степени их суровости и по сумме отрицательных градусо - дней в холодный период, в период с 1924 по 2004гг В исследуемый период было зарегистрировано 8 «очень суровых зим» (10%), 9 суровых зим (11%) и 64 остальные зимы (79%>). Таким образом, особо суровые (ОС) зимы наблюдаются 1 раз в 10 лет, суровые (С) зимы 1 раз в 5 лет, но в настоящее время при «перестройке климатических процессов» особо суровых (ОС) и даже суровых (С) зим не наблюдалось. Последняя была зарегистрирована в сезон 1968-1969гг.

(Бухарицин,.. .2006).

Для зимы также характерно большое число пасмурных дней -32. Зимой осадки выпадают в виде снега, мокрого снега, дождя. Часто они носят обложной характер, в январе - феврале сильные ветры могут сопровождаться метелями 15м/с. Средняя продолжительность метелей 5-10 часов. При метелях происходит перенос снежного покрова, происходит оголение возвышенных участков. На реках, озерах устойчивый ледяной покров образуется в декабре. Толщина льда зависит от продолжительности и величины отрицательных температур, глубины водоема, скорости течения и других факторов. В особо морозные дни вода в некоторых водоемах может промерзать до дна. Последние дни и недели зимы обычно не холодные, но часто ветреные (Вознесенская, Бесчетнова,... 2002).

Весна наступает 15 марта - это самый короткий период года и продолжается примерно 50 дней , 45 дней с середины марта до первых чисел мая. Температура воздуха составляет 0 - плюс 15°С, и нарастание тепла идет очень быстро. Средняя сезонная температура воздуха в этот период плюс 7,8°С. Осадков очень не много около 23мм. Для астраханской весны характерно наличие засушливых периодов с температурой до плюс 30°С, число пасмурных дней не п�