Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Динамика экосистем в долинах рек Теджен и Мургаб в связи с водохозяйственной деятельностью

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Динамика экосистем в долинах рек Теджен и Мургаб в связи с водохозяйственной деятельностью"

р - ^ Государственный Университет по Землеустройству

1 г ДЕИ 15ГЛ

На правах, рукописи

ДИКАРЁВА ТАТЬЯНА ВЛАДИМИРОВНА

ДИНАМИКА ЭКОСИСТЕМ 3 ДОЛИНАХ РЕК ТЕД1ЕН И МУТТАБ В СВЯЗИ С ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ

II.00.II - Охрана окружающей среди и рациональное использование природных ресурсов

АВЮ1'£И?ЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва - 1994

Работа выполнена в Институте водных проблем Российской Академии наук

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор географических наук, профессор В.С.Залетаев

доктор географических наук, профессор Н.И.Коронкевич

доктор биологических наук И.А.Банникова

Кафедра биогеографии Географического факультета Московского Государственного Университета.

йащига диссертации состоится "2.0" Эеиси) 1994 г.

N

ОС

часов на заседании Специализированного совета

Д.120.59.03 по защите диссертаций при Государственном университете по землеустройству на соискание ученой степени кандидата географических наук.

Адрес: 103064, г.Москва, ул.Казакова, 15.

Государственный"университет по землеустройству.

С диссертацией молено ознакомиться в библиотеке Государственного университета по землеустройству.

Автореферат разослан ЦОь . 1°94г

Ученый секретарь Специализированного совета, ^ Ксллзддт технических наук

З.В.Козелкииа

в

Актуальность работы. Современный период в развитии природной среды аридных территорий характеризуется быстрыми трансформациями природных комплексов и их отдельных компонентов, которые вызываются различными формами освоения земель. В наибольшей мере это касается районов сельскохозяйственного, в том числе ирригационного освоения, расположенных в долинах рек. Значительный рост сельскохозяйственного производства в засушливых зонах, достигнутый в середине нашего столетия, сопровождался развитием деградационных процессов в природной среде и истощением земельных, водных и биологических ресурсов, о чем свидетельствует расширение ареала процессов опустынивания. Эти процессы затронули Среднюю Азию {Аральский экологический кризис и ирригационное опустынивание в речных бассейнах), что определило актуальность научного анализа современных процессов изменения экосистем и растительности долин рек, испытывающих наибольшее антропогенное воздействие.

Долины и дельты Теджена и Мургаба в южной части пустыни Ка-ракум представляют в эТом отношении особый интерес, поскольку последствия древнеземледельческой культуры (насчитывающей 6 тысяч лет) сочетаются здесь с крупномасштабными современными изменениями среды, вызванными строительством Каракумского канала, каскадов водохранилищ на этих реках и необычайно быстрым ростом ирригационной сети. Общая площадь орошаемых сельскохозяйственных земель в Туркменистане достигла в 1989 году 1317 тыс. га. Однако в настоящее время около половины этих угодий находится в неудовлетворительном состоянии. Наблюдается вторичное засоление почвы, снижение плодородия. 214 тыс. га староорошаемых земель нуждается в мелиоративном улучшении.

КПД оросительных систем Марыйской области (без Каракумского канала) составляет 62%. Площадь засоленных земель в области к 1990 г. составила 38,4 тыс. га (38,6%), из сельскохозяйственного пользования выбыло более 5,7 тыс. га земель.

Негативное влияние освоения речных долин Теджена и Мургаба за последние 20 лет привело к утрате 50% лесного фонда - коренных тугайных экосистем, к снижению биологического разнообразия растительности речных долин и , одновременно, к расселепию сорных видов, развитию малоценных сообществ галофитов и фрагментов вторичных упрощенных экосистем кустарниковых тугаев вдоль ирригационных ш коллекторно-дренажных каналов.

На отдельных участках речных долин экологическая обстановка

может рассматриваться в настоящее время как предкризисная.

Изучению ландшафтов, растительности и почв Тедженского и Мургабского оазисов посвящены многочисленные работы (Коро вин, 1943,1961;Бабушкин, 1960,1961;Никитин и Мещеряков, 1955; Федосеев,Нечаева, 1962,Нечаева,Василевская, Антонова, 1973,Каленов, 1973; Копеков, 1958,1964,1980; Нечаева,1956,1958,1975,1981;Бабаев,1990 и другие) однако, остается недостаточно исследованным влияние водохозяйственной деятельности на динамику растительных сообществ и на состояние растительного покрова дельт и долин рек Прикопетдагской раввины Остаются неясными направления смен растительных сообществ происходящих в результате осуществления различных виды водохозяйственного строительства, актуальна также потребность 1 рекомендациях по рациональному использованию растительности в ус ловиях современной крупномасштабной водохозяйственной деятельности.

Целью настоящем» исследования явилось изучение динамики наземных экосистем и растительного покрова субаэральных дельт и доли! рек Теджен и Мургаб в связи с изменениями экологических условий 1 результате активной ирригационной деятельности для прогнозированш смен растительных сообществ и разработки рекомендаций по оптимизацш использования и охране естественного растительного покрова. Основные задачи работы:

1.Выявление факторов, влияющих на наземную растительность которые возникают в результате ирригационной деятельности в долина] рек и анализ реакций растительных сообществ.

2.Районирование бассейнов рек Теджеи и Мургаб (в предела: Туркменистана) на основании сравнительного анализа особенносте! природных комплексов и почвенио-растительного покрова, подверженны; влиянию водохозяйственной деятельности.

З.Эколого-флористическая классификация естественной растительности речных долин и выявление ее динамики (иа основе это! классификации).

4.Выявление экотоиных сообществ в растительности долин и их классификация.

5.Прогноз сухцессионной динамики растительности под влияние) ирригации и других факторов -в различных природно-^хозяйственны: районах долин Теджена и Мургаба.

6.Практические рекомендации по использованию растительносп речных долин Прикопетдагской равнины в условиях развития орошае-

мого земледелия.

Материал и методика работы. В 1989-1991 гг. автором были проведены полевые экспедиционные исследования на территории дельт и долин рек Теджен и Мургаб. Применялась методика топо-экологического профилирования с полными геоботаническими описаниями растительности на модельных участках, закладывались геоботанические профили с повторными описаниями в разные сезоны, отбирались пробы почв и грунтовых вод. Пробы почв обрабатывались в химической лаборатории по методике Е.В.Аринушкиной (1970); определялся полный ионный состав водной вИтяжки.

Автором было выполнено 397 полных геоботанических описания, использованных при составлении эколого-флористической классификации по методике Цюрихской школы Браун-Бланке. Эта методика позволила выявить также и экотонные (переходные) участки в растительности оазисов.

При изучении сухцессионной динамики растительности использовались как сравнение описаний по стационарным геоботаническим профилям, так и анализ пространственных рядов сообществ и колонок почвенных профилей.

Для прогноза сукцессионной динамики растительности и разработки рекомендаций по ее использованию проведено природно-хозяйс-твенное районирование территории и построены ряды антропогенных сукцессий.

Научная новизна работы.

¡.Выявлены конкретные факторы и специфика их влияния на растительность в условиях многовекового воздействия ирригации и новейшей водохозяйственной деятельности в долинах рек Теджен и Мургаб.

2.Построена оригинальная эколого-флористическая классификация, при создании которой установлен ряд новых синтаксонов и дана их характеристика.

3.Выявлены экотонные системы в долинах Теджена и Мургаба и впервые проведена их классификация.

4,Осуществлено комплексное эколого-географическое районирование бассейнов рек Теджен и Мургаб в пределах. Туркменистана на основании сравнительного анализа почвенно-растительного покрова с учетом форм антропогенной трансформации экосистем.

5.Даны практические рекомендации по использованию и охране растительности и наземных экосистем дельт и долин рек Мургаб и

Теджен, дифференцированно по природным районам.

Апробация и практическая значимость работы. Материалы исследований докладывались на Всесоюзном симпозиуме "Комплексный мониторинг, оптимизация и прогноз состояния природной среды" (Верхневолжье, 1991), Третьем семинаре ЮНЕП и СКОПЕ "Управление экотонами в условиях изменяющейся природной среды" (Москва, 1991), на 27м Международном Географическом Конгрессе (Вашингтон, 1992), на Третьем Международном симпозиуме "Эксперимент Убсу-Нур" (Кызыл, 1993), на IV Международном Конгрессе по Экологии (Манчестер, 1994), на экологическом семинаре Института водных проблем РАН (1992,1994).

Структура и объем. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов, практических рекомендаций, списка литературы и приложения (список видов растений), содержит 242 странищ,1 текста, 19 таблиц, 73 рисунка. В списке литературы 220 названий, из них 36 на иностранных языках.

■ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ.

Глава 1. История изучения района оазисов.

Представлен обзор работ по изучению экосистем, водохозяйственной деятельности и растительности Тедженского и Мургабского оазисов. Первые сведения о природе и ирригационной деятельности человека в Тедженском и Мургабском оазисах можно обнаружить в работах древнегреческих и римских географов, живших в 1 веке до н.э. Страбон - в "Географии" и Плиний - в "Естественной истории" описывают богатства и хозяйственное устройство закаспийских земель.

Оживленное изучение природных богатств оазисов началось после присоединения Туркменистана к России. С 1883 по 1917 гг. здесь работали Г.И.Радде и И.А.Вальтер, И.Н. Поклевский-Козелл, В.А.Обручев, С.И.Коржинский, инженер М.Н.Ермолаев, Э.Р.Барц, И.Карк.Б.Х.Шлегель, Д.Д.Букинич, С.П.Максимов и многие другие инженеры, геологи, географы, ботаники. Благодаря их рабо.там был собран большой материал по гидрологическому режиму рек, геологии, ботанической географии, зоологии, химическим свойствам вод Тедженского и Мургабского оазисов. Исследования этого времени также дали интересные теоретические идеи и практический материал по проблеме переброски вод Аму-Дарьи в маловодные районы Мургабского и Тедженского оазисов.

Изучение оазисов в СССР может быть разделено на три периода'-

1. 1924-45 гг. Особенно тщательно изучались геология, геоморфология, климат, почвы и растительность. В это же время развивались гидрогеологические и инженерно-геологические работы, связанные с вопросами мелиорации и-водоснабжения пустынных территорий.

2. 1946-85 гг. Исследования оазисов были непосредственно

связаны с проектированием, строительством и эксплуатацией Каракумского канала. Был осуществлен широкий комплекс детальных исследований геологического строения, геоморфологии, поверхностных и подземных вод, почв, растительного и животного мира Восточных и Южных Каракумов, Прикопетдагской равнины, главным образом по грассе Каракумского канала.

3. 1985-93 гг. Изучение оазисов наряду с решением региональных проблем и анализом последствий развития ирригации было связано с исследованиями последствий Аральского кризиса, а также негативных сторон сельскохозяйственного производства и с поиском новых путей развития.

Материалы по физической географии долины р. Мургаб и Теджен и асей территории Туркменистана отражены в работах А.И.Прасолова (1925), З.А.Федченко (1925,1932), С.С.Неуструева и В.В.Никитина (1926), Я.П.Герасимова (1929), Е.П.Коровина (1934,1961), А.К.Рустамова (1958), З.Н.Балашовой, О.М.Житомирской и О.А.Семеновой (1960), \.Н.Бабушкина (1960,1961), Б.А.Федоровича (1983), М.П.Петрова 1963Д973), А.Г.Бабаева(1973,1976), Н.Г.Харина (1984) и других.

В 50-х-80-х годах изучение растительности Теджеяского и Мур--абского бассейнов проводилось Ботаннко-растениеводческим институтом Туркменского филиала АН СССР и Ботаническим институтом АН СССР И.Васильченко, В.В.Никитин, Б.К.Шишкин и др.). М.П.Петрог и З.К.Василевская (1953),В.В.Никитин и А.А.Мещеряков (1949-1955) эсуществили исследования растительности дельты р.Мургаб и ее связи с точвенно-грунтовыми условиями.Многолетние работы Н.Т.Нечаевой 1956,1958,1975,1981) были посвящены преимущественно изучению флоры 1 растительности пустынных и полупустынных пастбищ.Туркмении. Среди многочисленных работ А.Г.Бабаева о природе пустынь Советского Союза также уделено место анализу растительности оазисов Туркмении и, в (астности, Тедженского и Мургабского (Бабаев, 1990).

Проблема взаимосвязи современной крупномасштабной водохозяй-

ствениой деятельности и состояния экосистем оазисов, в первую очередь естественных растительных сообществ, представляет собой важный раздел проблем рационального землепользования и охраны природной среды. Этим вопросам посвящены работы Ф.Н.Челидзе (1980), В.С.Залетаева(1989), В.С.Залетаева, В.И.Костюковского (1980), И.С.Зонна, Н.С.Орловского (1984), Сандры Постел (1990,1993) и других. Обобщающих работ в этой важной области применительно к Тедженскому и Мургабскому оазисам в настоящее время нет. Это обстоятельство обусловило актуальность исследования современного состояния и динамики растительности оазисов, чему посвящена диссертация.

Глава 2. Изменение экосистем в связи с историей

хозяйственного освоения долин рек Теджен и Мургаб.

В главе рассматривается история хозяйственного, в первую очередь ирригационного, освоения Тедженского и Мургабского оазисов с древнейших времен до наших дней. На основании такого ретроспективного обзора делается вывод о периодичности экологических кризисов в рассматриваемых оазисах. Современное состояние экосистем

определяется как предкризисное.

На территории Туркменистана суровый перигляциальный режим сменился семиаридным климатом 9-8 тыс. лет назад. Орошаемое земледелие в дельте Теджена практиковалось с 4го тысячелетия до н.э., а в дельте Мургаба-со 2го. В те далекие времена земледельческой культуры орошение носило лиманный характер. Влияние на экосистемы было минимальным и позволяло сохранить экологическое равновесие между обществом и природой. Однако растущее антропогенное воздействие накладывалось на региональные и глобальные изменения климата. Е дельтах Теджена и Мургаба возникают малые экологические кризисы, которые стимулировали изменения взаимоотношений человека и природы На рубеже неолитического и бронзового веков произошла резкая аридизация климата: сократился речной сток, исчезли или осолонили« многие озерные водоемы, изменились процессы почвообразования изменения затронули флору, фауну и ландшафты. Вероятно, именнс аридизация среды вызвала потребность в орошаемом земледелии i дельтах рек Средней Азии. В раннежелезный плювиальный период i начале VII века до н.э. в дельте Мургаба имел место малы* экологический кризис, возникший в результате отвода древнего Марга i Зотал. В связи с этим усилились процессы эрозии (речное русло углубилось более, чем на 2 м),

что потребовало совершенствования гидротехники. Последнее способствовало расцвету Мервского оазиса. Конец плювиального периода, снижение стока и уровней Теджена и Мургаба в начале IV века до н.э., а также миграция рукавов дельт дали импульс развитию ирригации, строительству каналов и совершенствованию техники земледелия. В практику орошения были введены подпорные сооружения, сложные ирригационные системы. В дельте Теджена возник и стал развиваться новый земледельческий оазис-Серахский. В УШ-Х1 веках н.э. земледелие и ирригационное хозяйство в дельтах рек достигло расцвета. Однако, дальнейшее развитие орошения приводило к изменениям солевого баланса почв на значительных территориях, возрастала площадь земель, покрытых арыками, а также заброшенных сельскохозяйственных угодий, нарушался гидрологический режим рек. Таким образом, более эффективная система орошения приводила к большему нарушению экологического баланса в оазисах, приближая тем самым упадок всей сельскохозяйственной культуры. В начале ХШ века развитая земледельческая цивилизация оазисов Теджена и Мургаба пала под натиском татаро-монгольского нашествия. В дальнейшем, вплоть до конца XIX века орошаемое земледелие в оазисах существовало на более низком уровне, чем во времена Парфянского царства.

К середине XX веке в дельтах Теджена и Мургаба были построены разветвленные ирригационные системы, каскады водохранилищ, коллек-торно-дренажная сеть. Долины рек пересек Каракумский канал. В настоящее время сток Мургаба зарегулирован каскадом из 9 водохранилищ с общим объемом около 750 млн мЗ. На Теджеяе построено и действует 3 водохранилища.

В оазисах в настоящее время отмечаются следующие процессы, которые могут быть оценены как индикаторы кризисных явлений в регионе: 1) аридизация тугайных экосистем; 2)галоморфизация экосистем;

3)сокращение количества коренных типов экосистем и их деградация;

4)сокращение площадей первичной коренной растительности;

5)экотонизация растительности оазисов.

Однако, современное состояние экосистем можно пока оценить как пороговое, предшествующее развитию активного опустынивания, так как еще не происходит самопроизвольного разрушения природных комплексов и резкого снижения их биологической продуктивности. Последнее имеет локальный характер или охватывает отдельные районы (например Хауз-Ханский массив, где засолению подвержены 60% площади орошаемых земель).

Глава 3. Физико-географическая характеристика Телжеиского и Мургабского оазисов.

В главе дается характеристика физико-географических условий района по отдельным компонентам среды. Основное внимание уделено гидрологическим компонентам: поверхностным и подземным водам.

Водное питание р. Теджен и р. Мургаб в целом аналогично. Значительную роль в нем играют дождевые осадки, которые определяют колебания стока рек как в зимиий период так и во время половодья.

В годы с большими паводками в результате бурного снеготаяния и интенсивнх дождей на Мургабе формируются огромные пики, несущие стихийные бедствия: затопление культурных земель, селений и городов, прорывы дамб и пр.

Режим Теджена имеет ряд существенных особенностей. Воды Тед-жена-Герируда и большинства его притоков в пределах Афганистана и Ирана столь интенсивно разбираются на орошение, что в некоторые периоды года русла их на значительном протяжении пересыхают. Безвозвратные потери на орошение, по самым скромным подсчетам, вряд ли будут меньше 700-800 млн.мЗ в год.

По наблюдениям у моста Пуляхатум (граница Туркменистана и Ирана), в русле р.Теджен сток воды имеет место в среднем в течение 232 суток в году, т.е. немногим более 60% времени, а в некоторые годы русло реки остается сухим более полугода.

Однако, Теджен по абсолютной водоносности превосходит р.Мургаб. По приближенным определениям ее средний многолетний расход следует оценить не ниже 60 мЗ/сек, в то время как расход р.Мургаб, тоже с учетом разбора на орошение, вряд ли превысит 55 мЗ/сек.

На орошаемой или орошавшейся территории Мургабского оазиса верхний горизонт четвертичной толщи сложен комплексом специфических агроирригационных отложений. Четвертичные отложения дельты Мургаба разделяются на 3 свиты: каракумская, султанбентская и ио-лотанская. Иолотанская свита перекрыта комплексом самых молодых отложений - агроирригационных, для которых характерны большая пестрота и более тяжелый механический состав по сравнению с естественными аллювиально-дельтовыми. Мургабский оазис целиком расположен в пределах современной иолотанской дельты Мургаба, которая представляет собой вологовыпужлый конус. Широко распространенные в Мургабском оазисе валы, ирригационные каналы и коллекторы имеют в большинстве случаев антропогенное происхождение.

Грунтовые воды залегают в виде бугра, вытянутого вдоль долины Мургаба. Поток грунтовых вод радиально расходится от вершины дельты, скорости его очень невелики. Глубина залегания грунтовых вод в центральной части дельты от 0 до Зм, на периферии она увеличивается до 20м и более (Корнилов,Тимошкина.Топалов, 1978).

Количество солей} содержащихся в водах Мургабского оазиса^ значительно. По расчетам их запасы в 50-метровой толще превышают 1 млрд т. (Мелиорация...,1980). Наряду с пресными встречаются воды с содержанием солей до 50 г/л и более. Характер засоления при содержании солей до 23-30 г/л сульфатно-натриевый,при возрастании минерализации он переходит в хлоридно-сульфатный и хлоридно-нат-риевый.Содовый тип засоления грунтовых вод не характерен для Мургабского оазиса.

Рельеф оазиса характеризуется общей выровненностью при локальной расчлененности, вызванной нарезкой каналов ирригационной и коллекторно-дренажной сети. Оазис окаймлен барханной и барханно -грядовой песчаной пустыней, в которой встречаются небольшие участки такыров. Почвы преимущественно пустынно-песчаные.

Долина и дельта Теджена расположены в пределах Предкопет-дагского краевого прогиба. Сформировавшие ее четвертичные отложения разделяются на серахскую, инклабскую и тедженскую свиты.

В пределах современной дельты Теджена хорошо выражен типичный дельтовый рельеф - веерообразно расположенные протоки (большая часть которых превращена в ирригационные каналы), развитые вдоль них прирусловые валы, сложенные относительно легким по механическому составу по сравнению с межрусловыми понижениями материалом. Характерны антропогенные формы рельефа - приканальные валы, древние депе и другие. По периферии современной дельты развиты барханы, грядовые пески и эоловые песчаные бугры.

На юге инклабской дельты в пределах Серахского оазиса хорошо развит антропогенный ирригационный рельеф. . Центральная часть ее, расположенная севернее, отличается очень сильной выровненностью. Для нее характерно максимальное распространение такыров.

Долина Теджена в южной части врезана на 6-8 м. Здесь фрагментарно развиты пойма высотой 1-2 м и первая надпойменная терраса высотой 4-6 м.

В центральной части дельты и на территории Тедженского и Хаузханского массивов сформировался бугор грунтовых вод, поток имеет радиальный характер.

В дельте Теджена развиты грунтовые воды различной минерализации, в том числе и слабые рассолы. Минерализация закономерно изменяется по направлению движения потока, увеличиваясь от 1-3 до 50 г/л и более по периферии оазиса.

Климат Мургабского и Тедженского оазисов характеризуется резкой континентальностыо, с большой амплитудой колебаний температур на протяжении суток и сезонов, а также значительной сухостью воздуха. В отличие от Мургабского района Тедженский больше обеспечен термическими ресурсами. Здесь отмечается большая суховейность и несколько менее суровый термический режим зимнего периода.

Глава 4. Экотонные сообщества в растительном покрове оазисов.

В главе описываются свойства экотонов и их географическоекое распределение в изучаемых оазисах. Представлен подробный обзор как отечественной, так и зарубежной литературы по проблеме экотонов, рассмотрена эволюция понятия "экотон" в экологической науке. Автором предложена оригинальная классификация экотонов.

Экотон по Ф. Клементсу - это переходная микрозона между растительными сообществами (Clements,1928). Он может быть динамичным и характеризоваться экотонными сукцессиями или консервативным. Обычно в экотонах наблюдается "краевой эффект" - повышенная численность видов (Быков, 1983) и, нередко, повышенное видовое разнообразие. За последние два десятилетия понятие "экотон" получило более широкое толкование. По В.Б.Сочаве (1978) экотон - это "переходная полоса между двумя регионами или двумя выделами геомеров". Было введено также понятие "зональный экотон" (Walter, ВохД976). В то же время начала развиваться концепция "экотонной системы", характеризующейся специфическими структурами и . своеобразными механизмами устойчивости (Залетаев, 1976,1979)^ и была впервые предложена классификация экотонов по принципу их генезиса (Залетаев, 1984,1989). В исследованиях экологов Франции, США, Австралии, Нидерландов, Польши, Эстонии в 80-х - 90-х годах основное внимание уделялось экотонам "суша-вода" (Holland, Rissei, Naiman,1991; Decamps, Naiman,1990), "поверхностные воды-подземные воды" (Gibert, 1990,1993).

Районы, подверженные разнообразным антропогенным воздействиям, в том числе ирригационным, в которых возникают многочисленные

границы между природными и агротехноприродными системами, отличаются наибольшим распространением экотонов. Что касается размерности фитоценотических экотонов, то их величина может варьировать от . нескольких метров до нескольких десятков метров в ширину и от нескольких десятков метров до десятков километров в длину (опушки леса, берега рек, водохранилищ или каналов и т.п.).

Исходя из того, что экотоны имеют специфические функциональные характеристики, мы предлагаем рассматривать их не только как территориальные единицы биогеоценотического или ландшафтного покровов, а также с позиций анализа происходящих в них процессов, имеющих временное проявление. В этом смысле мы можем выделять экотоны, характеризующиеся постоянно происходящими процессами, переменно текущими и временными. Такой подход может быть особенно плодотворен при анализе природных процессов на территориях^ отличающихся повышенной флуктуационностью факторов среды и большой дробностью экотонов, что как раз типично для речных долин и дельт в аридных зонах.

Функциональный подход позволяет нам формулировать концепцию анализа экотонов как "явлений-процессов", где акцент в исследованиях переносится на временную составляющую функционирования экотонной системы и на ее свойства, определяемые генезисом экотона (эрозия почв, засоление, подъем грунтовых вод, пасквальная дигрессия растительности и т.п.). Вместе с тем, экотоны представляются нам "явлениями-процессами", осуществляющими взаимодействие между разнородными субъектами биогеоценотического континуума.

Исходя из такого понимания экотонов типология их может основываться на типологии происходящих в них процессов. Так, экоюны-процессы могут быть постоянными, переменными и временными.

В главе описываются разные типы экотонов в долинах рек Теджен и Мургаб. Экотонные сообщества в долинах рек выделялись на основе ряда признаков: измененный видовой состав растительных группировок, особый сезонный ритм их функционирования, связанный с режимом паводков и т.п.Экотоны занимают пограничное положение между сообществами с различной экологией. Как правило они имеют вид узких длинных полос или небольших по площади участков. В экотонах наблюдается повышенное видовое разнообразие растительности. В пределах экотонов резко изменяется характер трофности растений. В примерах, приведенных в работе, отмечается изменение градиента засоления. Проявление короткоживущих процессов - быстрых,

прерывающихся сукцессий, является также характерной особенностью экотонов.

Типология "экотонов-процессов" должна учитывать скорость определяющих их процессов и устойчивость биотического сообщества.

Выделяются следующие типы экотонов -"постоянные": 1)подгорных равнин;2)морских побережий;3)речных до- • лин;4)котловин и т.д.

"переменные": 1)внезапные;2)ежегодные(сезонные);3)ежемесячные;4)еже-дневные и т.д.

"временные": 1)опустынивания;2)засоления;3)антропогенной деграда-ции;4)изменения увлажнения и т.д.

Каждый из названных видов временного экотона имеет градации, соответствующие стадиям характерного процесса.

Глава5.Эколого-флористическая классификация растительности оазисов.

Иерархическая схема классификации растительности изучаемого района включает 5 классов и 23 ассоциации растительности. Предложенная схема является оригинальной, так как методика Браун-Бланке впервые применена д\я изучаемой территории.

Продромус растительности Тедженского и Мургабского оазисов.

Класс Рори]о-РЬгадтНе1еа

Ассоциация АШадеШт Ассоциация РккореШт ¡атс1а Ассоциация ХапШю-Супоёеинп Ассоциация АЛегтвеШт Ассоциация Беса^-ЗакоЫит Ассоциация Рори1о-РЬгадгаНе1еа 1ур1сиш

Класс Ташапхе1еа гатозивипа

Ассоциация На1о$1асЬе1ит савраса Ассоциация ВготиеЦнп с!ап1опи Ассоциация СНтасор1еге1ит 1апа1а Ассоциация Рарауеге^т рауотпит Ассоциация ТатапхеЦнп 1урк:ит

Класс Alhago-Phragmitetea

Ассоциация Cynanchetum sibiricum Ассоциация Ereanthetum ravennae Ассоциация Secale-Salsoletum Ассоциация Xanthio-Cynodetum Ассоциация Alhago-Phragmitetum typicum

Класс Alhagetea

Ассоциация Acanthophyllumetum Ассоциация Alyssumetum desertorum Ассоциация Salsoletum Ассоциация Bromuetum minor Ассоциация Suaedion

Класс Haloxyletea aphyllum

Ассоциация Secaletum Ассоциация Salsoletum richten

В главе дано подробное описание каждого выделенного синтаксона, а также девяти переходных, названных экотонными.

Для экотопов каждого выделенного синтаксона построены характерные графики распределения солей по профилю почв. При этом каждое значение содержания иона в данном горизонте рассчитывалось как средневзвешенное из группы'образцов, отобранных на местах, где были сделаны различные описания в одной и той же ассоциации.

Синтаксоны, выделенные на основе табличной обработки описаний по методике школы Браун-Бланке по группам диагностических видов, оказались в целом аналогичными синтаксонам, выделяемым по признаку доминирования видов. Классы растительности (по методике Браун-Бланке) оказались аналогичными формациям растительности, а ассоциации в целом аналогичными ассоциациям, установленным по признаку доминирования. Однако, в группы диагностических видов попали не только доминанты и субдоминанты, но и виды с малым обилием, но большим постоянством. Эти виды явились показателями эколого-динамических связей и направлений развития сукцессионных процессов в сообществах. Таким образом, эколого-флористическая классификация растительности, а также ландшафтно-генетический подход позволили установить основные динамические ряды ассоциаций, связанные с изменением гидрологического режима оазисов.

Эколого-флористическая классификация была положена в основу

выделения комплексов растительных сообществ, послуживших основными единицами при картографирования растительности оазисов.

Глава 6. Динамические процессы в растительном покрове Телженского и Мургабского оазисов.

Для выявления эколого-динамических связей и направления развития сукцессионных процессов в растительном покрове оазисов выделенные синтаксоны растительности были расположены на эдафической сетке увлажнения-засоления экотопов.

Каждый класс представляет собой как бы "слой" растительных сообществ, характерных для разных стадий деградации растительности речных долин. Там, где ячейки увлажнения-засоления экотопов для нескольких сообществ совпадают, можно говорить о стадиях сукцессионных смен.(Рис.1)

Так, для слабозасоленных почв при интенсивном увлажнении в среднем в течение месяца ежегодно можно выделить ряд смен

Populo-Phragmitetea typicum .....> Tamarixetum typicum —> Alhago-

Phragmitetum typicum. Для сильнозасоленных почв с интенсивным увлажнением в течение нескольких дней ежегодно: AJhagetum —> Climacopteretum lanatae —> Secale-Salsoletum —-> Salsoletum. Для среднезасоленных почв с интенсивным увлажнением в течение нескольких дней ежегодно: Prosopetum farcta —> Halostachetum caspica —> Ereanthetum ravennae. Для слабозасоленных почв с интенсивным увлажнением только в годы с высоким половодьем: Secale-Salsoletum —> Bromuetum dantonn. Для незасоленных почв с интенсивным увлажнением только в годы с высоким половодьем: Artemisetum —> Alyssumetum desertorum. Для слабозасоленных почв без интенсивного увлажнения: Papaveretum pavoninum —> Suaedion —> Salsoletum richten. Для незасоленных почв без интенсивного увлажнения: Acanthophyllumetum —> Secaletum.

Эти ряды отражают изменения в растительном покрове, происходящие без глубоких нарушений эдафических условий.

Если сукцессии связаны с нарушением эдафических условий, то мояцю выявить в каждом классе растительности процессы^ вызванные засолением почвы, аридизацией, перевыпасом (и связанными с ним явлениями) и вторичной гидроморфизацией среды обитания, которые рассматриваются в главе 6 отдельно для каждой ассоциации.

- п-

РИС. ^КОЛОГО-М^ЧИЧЬС.ЧАЯ ОШ1А РАСШЕЛЬйяХ

СООЩ5СТВ Т4дЗ£НСК0Г0 И МУРГАБСКОГО ОА2ЙСОЗ;

Задержание солей % от массы 5солатно ',0-2,0 ГхоЯ

ЯВЫ 0,^-1,0

КЛАСС.. . РОРиЬО-РННЛСКГГЕТЕА...

сильно-асолеяные' средне-асолекные лабо-засоленные

незасоленные

__Степень'

не залива- заливают- заливают- заливадт- заливают- увлажнения в не залива 5Гежагод-ся нГШ- на нес- половодье

с высокой но на нес- сяц колько ме-вордй Молоко мел-

ись -

Глава 7. Природно-хозяйственные районы долин Теджена и Мургаба.

На основании современных геоботанических, почвенных и гидрологических данных, собранных автором, разработано природно-хо-зяйственное районирование долин и дельт рек Теджен и Мургаб в пределах Туркменистана. Районы выделялись на основании анализа состояния наземных экосистем с учетом д/штельности их антропогенного использования, особенностей почвенно-грунтовых условий, засоления почв и грунтовых вод, характера естественной растительности и современных тенденций ее изменений.

Природно-хозяйственные районы лолины Мургаба.

В долине Мургаба выделяются 6 природно-хозяйственных районов: Тахта-Базарский, Иолотанский, Мургабский, Марыйский, Байрам-Алийский, Нижнемургабский.

Тахта-Базарский район. Сельскохозяйственное освоение его началось в средние века. На территории района в Мургаб впадают притоки р. Кашан и р.Кушка. Агроирригационные отложения имеют мощность до 1,5 м. Долины Мургаба, Кашана и Кушки имеют хорошо выраженные поймы, где преобладают лугово-такыровидные и аллювиальные почвы. Грунтовые воды незасоленные и слабозасоленные. Глубина их залегания на разных участках от 0,5 до 1,5 метров.

В этом районе распространены растительные сообщества классов Татапхе1еа гапк^втаа, На1оху1е1еа арЬуНит, А1Ъаде1еа) занимающие незасоленные мезофильные и ксерофильные местообитания.

Иолотанский район. История земледелия здесь насчитывает 1,52 тысячи лет. Агроирригационные отложения имеют мощность до 11,5 и. Типичен ирригационный рельеф, в долине Мургаба четко выражена пойма. Преобладают древнеорошаемые такыровидяые почвы, как правило незасоленные. Естественная растительность представлена главным образом ассоциациями классов Рори1о-РЬгадтИе1еа и Таталхе1еа гапкшвзта на слабозасоленных и незасоленных местообитаниЙХ с умеренным увлажнением.

Мургабский район. Начало его ирригационного освоения можно отнести к рубежу кашей эры (2 тыс. лет назад). Мощность агроирри-гационных отложений на большей части территории достигает 3 метров. В рельефе преобладают ирригационные формы: заплывшие русла древних каналов и арыков, валы и т.п.

Почвы древнеорошаемые, представлены лугово-такыровидными, луговыми и лугово-болотными разностями. Большей частью почвы в той или иной степени засолены. Все межканальные депрессии заняты со-

лончаками глубокого засоления. Типы засоления: хлоридный, магниево-натриевый, иногда сульфатно-хлоридно-натриевый с высоким содержанием солей магния.

Растительность представлена ассоциациями классов Рори1о-РЬгйдтНе1еа,Татапхе1еа гашов^ввта, АШадо-РЬгадтНе1еа и А1Ьаде1еа на средне- и сильнозасоленных почвах с умеренным увлажнением.

Марыйский район. Сельскохозяйственное освоение здесь началось лишь в XVIII веке, до этого времени здесь располагались болота и топи. Мощность ирригационных отложений 40-80 см. Ирригационные формы рельефа развиты слабо.

Почвенный покров представлен лугово-аллючиальными и болотно-луговыми ' разностями. Почвы высокоплодородные, с относительно большим содержанием гумуса (до 1,5-2,5%), малозасоленные. Сохранились здесь и первичные солончаки.

Преобладают ассоциации классов Ташапхе1еа гатозивата, АШадо-РЬгадтЦе(еа, Л1Ьаде1еа и На1оху1е1еа арЬуИит незасоленных и слабозасоленных местообитаний со скудным и умеренным увлажнением.

Баррам-Алийский район. Располагается в центральной части восточной половины дельты Мургаба. Освоение района началось в I тысячелетии до н.э.На территории района широко развиты ирригационные формы рельефа. Мощность агроирригационных отложений достигает 2-2,5 м. В районе развиты такыровидные и лугово-такыровидные почвы, формирующиеся при близком залегании грунтовых вод. В приканальных полосах почвы не засолены или засолены очень слабо, а в межканальных понижениях - сильно.

Растительные сообщества классов Рори1о-РЬгадтИе1еа и Татапхе1еа гатов^та имеются как на незасоленных, так и на среднеэасоленных почвах в различных по увлажненности местообитаниях.

Нижнемургабский район. Расположен на северо-западной окраине дельты. Территория района представляет собой песчаную пустыню с массивами грядовых и бугристо-грядовых песков. Иногда встречаются выровненные отакыренные поверхности. Почвы песчано-пустынные, такыровидные и такыровые. Обычно они слабо засолены. » Растительность классов А1Ьаде1еа и На1оху1е1еа арЬуИит на незасоленных и слабозасоленных почвах.

Природно-мелиоративные районы долины Теджена. На территории долины Теджена выделяются 3 природно-мелиора-тивных района: Серахский, Хаузханский и Тедженский.

Серахский район. Это головная часть дельты, где расположен Серахский оазис. Орошаемое земледелие в районе развито слабо, так как здесь значителен дефицит воды. Имеется крупное водохранилище Хор-Хор. В почвенном покрове преобладают суглинистые, тяжелосуглинистые и глинистые такыровидные разности. Кроме того, развиты песчано-пустынные и лутово-аллювиальные почвы, реже солончаки. Почво-грунты в целом характеризуются невысокой степенью засоления.

Естественная растительность классов Populo-Phragmitetea,

Tamarixetea и Alhago-Phragmitetea в местообитаниях с различной степенью засоления с умеренным и повышенным увлажнением.

Хаузханский район. На территории района развиты песчаные отложения и такыры. В долине Теджена созданы два водохранилища (1е и 2е Тедженские). Центральную часть района пересекают с востока на запад Каракумский и Хаузханский каналы. У восточной границы района в естественной. депрессии рельефа расположено Хауз-Ханское водохранилище. Преобладают такыровидные почвы, они занимают более 80% площади района.

Растительность классов Tamarixetea ramosissima, Alhago-

Phragmitetea и Alhagetea на сильно- и среднезасоленных местообитаниях с избыточным и чрезмерным увлажнением.

Тедженский дельтовый район. Ирригационное освоение началось в средние века. В настоящее время орошение земель осуществляется 11 крупными магистральными каналами протяженностью около 160 км. Преобладают тонкозернистые пески с мощными прослоями суглинков и глин. Характерна выровненность рельефа. В оазисе распространены лугово-такыровидные почвы, незаселенные и слабозасоленные. На участках интенсивного орошения развиваются лугово-аллювиальные слабозасоленные почвы. Значительную часть района занимают слабо закрепленные и незакрепленные пески.

Основные формы рельефа определяются веерообразно расположенными магистральными каналами оросительной сети, представляющими собой трансформированные протоки дельты Теджена, а также серией распределительных каналов, оросителей и сопровождающих их валов. Естественная растительность представлена всеми пятью классами, типичными для слабозасоленных и незаселенных местообитаний с различными степенями увлажнения.

выводы

1. Многовековые ирригационные воздействия на природную среду Тедженского и Мургабского оазисов обусловили вторичный характер растительного покрова на большей части их площади, что выявляется как по составу, так и по особенностям структуры растительных сообществ.

На территории этих оазисов ярко проявляются последствия воздействия древнего и средневекового орошаемого земледелия (геоморфологические следы прошлых ирригационных систем и нарушенный состав растительности), на которые накладываются современные процессы ирригационного опустынивания земель, ирригационной и пастбищной дигрессии растительного покрова речных долин, при этом преобладающим процессом является развитие галофитизации в результате подъема уровня грунтовых вод, стимулирующего засоление почв в районах орошаемого земледелия.

2. Эколого-меляоративное районирование долин и дельтовых равнин Мургаба и Теджена (в пределах Туркменистана), осуществленное на основании сравнительного изучения особенностей природных комплексов и почвенно-растителыгаго покрова, позволило выделить в бассейне Мургаба 6 природно-мелиоратийных районов: Тахта-Базарский, Иолотанский, Мургабский, Марыйский, Байрам-Алийский и Нижне-мургабский и в бассейне Теджена - 3 природно-мелиоративных района: Серахский, Хаузханский и Тедженский дельтовый.

3. Выявлена иерархия фитоценозов (на основе применения системы цюрихской школы Браун-Бланке), которая включает в долинах и дельтах Теджена и Мургаба 5 крупных единиц, названных нами предварительно классами и подчиненных им 23 более мелких градаций растительного покрова - ассоциациями.

Таксономическое разнообразие растительности отражает сложность и контрастность экологических условий всего региона и своеобразие влияния разнообразных хозяйственных, в первую очередь гидротехнических воздействий на природно-территориальные комплексы оазисов и их растительный покров.

4. Эколого-флористическая классификация оказалась эффективным методом выявления особенностей динамики в растительности оазисов аридной зоны. Установлено преобладание 5 направлений (тенденций)

развития динамических процессов в растительном покрове: галофити-зацни, ксероморфизации, снижения видового разнообразия в результате пастбищной дигрессии, вторичной гидроморфизации и комплексной антропогенной деградации, выражающейся в развитии сообществ сорных видов и расселении рудеральных видов и колючих форм. Основные динамические ряды ассоциаций, связанные с изменениями условий засоления и гидрологического режима, выявлены на основе ландшафтно-генетического подхода.

5. Для растительного покрова долин и дельт Теджена и Мургаба, зоны влияния Каракумского канала, водохранилищ и маргинальных участков старых и новых оазисов характерно формирование экотонных (переходных) систем-различного возраста и структурной организации.

Типологический анализ экотонов, проведенный на основе функционального подхода, позволившего сформулировать концепцию экотона как "явления-процесса", дал основание установить 3 временных типа экотонов: "постоянные", "переменные" и "временные". В описываемых нами оазисах выделены 5 групп экотонов-процессов: экотоны ксероморфизации, засоления, переменного увлажнения, пасквальной дигрессии и комплексной антропогенной деградации. При сохранении существующего типа хозяйственной деятельности в оазисах прогнозируется дальнейшее увеличение экотонов в растительном покрове.

6. Нерациональное сельскохозяйственное использование земель и слабо регулируемое водопользование в оазисах оказали отрицательное воздействие на растительность и экосистемы речных долин и дельт Теджена и Мургаба. Значительные вырубки прибрежных древесных тугаев за последние 50 лет почти вдвое сократили их площадь. В то же время увеличились площади вторичных кустарниковых тамариксовых тугаев, распространившихся вдоль Каракумского канала и ирригационной сети. Значительная часть растительного покрова долин. и дельт Мургаба и Теджена ныне находится на различных стадиях дигрессионных смен (в среднем на 73% их площади).

Для улучшения состояния наземных экосистем оазисов необходимо провести ряд природоохранных мероприятий и осуществить корректировку сельскохозяйственных работ на основе разработки систем био-геоценотических мелиораций с учетом возможности ограничения развития феноменов и процессов, сопутствующих антропогенной дестабилизации среды.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.

В целях охраны природной среды и совершенствования земле- и водопользования в оазисах бассейнов рек Теджен и Мургаб (в пределах Туркменистана) рекомендуется:

1)Введение запрета на вырубки прибрежных тугаев в полосе паводкового затопления шириной от 200м до 3-4 км. Улучшить охрану лесов от самовольных порубок, ограничить использование лесных угодий под пастбища и для рекреационных целей. Необходимо усилить проведение лесопосадочных работ в долинах рек, особенно в местах, где поймы уже совершенно лишены древесной растительности. '

2)Переориентация растениеводства с монокультуры хлопчатника на производство зерна, масличных культур, овощеводство, бахчеводство, при сохранении хлопчатника в ограниченных размерах в условиях, благоприятных для применения современных способов орошения и дренажа. Отечественный и зарубежный опыт показывают, что устойчивое возделывание сельскохозяйственных культур при уровне осадков от 70 до 100 мм/год возможно без каких-либо дополнительных источников воды, только за счет осадконакопления и регуляции стока. (Роз1е1,1990,1993). Усиление экологического контроля за состоянием земельного фонда и динамикой растительности в районах выращивания тонковолокнистого хлопчатника (Иолотанский и Тахта-Базарский районы).

4)Необходимо использовать многовековой опыт коренного туркменского населения в водопользовании (сбор такырных вод,накопление паводковых вод в многочисленных мелких водохранилищах, строительство и эксплуатация протяженных арычных систем).

5)Учитывая, что заиление крупных водохранилищ на Теджене и Мургабе представляет одну из важных проблем для ирригаторов, необходимо усовершенствовать конструкцию водохранилищ для обеспечения более интенсивного проточного режима. В связи с этим необходимо облесение их береговой зоны для ограничения смыва почвы в водоемы, а также осуществление борьбы с зарастанием мелководных акваторий земноводной растительностью и тростником, что ухудшает проточность.

4)Необходимо ввести в практику биоземледелие, -которое подразумевает полный п точный учет функционирования биосистем почвы с целью управления ими, отдавая преимущество органическим удобрениям по сравнению с химическими, доля которых должна сокращаться.Необ-ходим рациональный выбор предшественников, осуществление перехода

к возделыванию поликультур и комбинированию методов борьбы с вредителями. Целесообразно разработать и применить влагосохраняющие технологии в агросистемах с учетом районных особенностей среды.

6)Сокращение выпаса скота в пойменных лесах, где интенсивное использование луговой растительности ведет к пасквальной дигрессии, эрозии почвы и отакыриванию. Необходимо административное регулирование выпаса как коллективных, так и личных стад с учетом предварительной оценки пастбищных ресурсов. Возможна организация комплексного выпаса 2-3 пород скота поочередно, для чего следует распространить опыт улучшения пустынных пастбищ на земли древнего орошения и современных оазисов в басейнах Мургаба и Теджена.

Работы, опубликованные по теме диссертации.

1. Динамика экосистем дельт Теджена и Мургаба. //Комплексный мониторинг и практика.Тезисы доклада на Всесоюзном симпозиуме "Комплексный мониторинг, оптимизация и прогноз состояния природной среды".10-15 сентября 1991г.Верхневолжье.//Москва,1991, стр.244-245.

2. Современное состояние и динамика растительности дельты р.Теджен.//Г1роблемы освоения . пустынь.//Ашхабад, 1992,N5, стр.74-77.

3. Dynamics oí the Rivers Tedgen and Murgab Delta Ecosystems.// 27th International Geographical Congress. Abstracts. 9-14 August, 1992. //Washington, 1992, pp. 155-156.

4. Monitoring of riparian ecosystems necessary condition

for management of water objects.//Intemational Conference Groundwater /Surface Water Ecotones. Absiracts.5-9July 1993. Lyon, France.//Lyon,1993.

5. Пределы устойчивости экосистем долин рек Теджен и Мургаб под влиянием ирригации.//Экологические проблемы бассейнов крупных рек.//Тольятти, 1993, стр. 176-177.

6. Региональный мониторинг бассейнов рек Теджен и Мургаб как необходимое условие управления их оазисными системами.//Теэ.докл. "Методики локального, регионального и глобального биосферного, мониторинга." Труды третьего международного симпозиума по результатам международной программы биосферного мониторинга "Эксперимент Уб-су-Нур". Кызыл, Республика Тува, 26 июля-3 августа 1993 г.//Москва, 1994. стрч 84-85.

7. Desertification of the Riparian Forests in the Oases о/

Central Asia.// International Symposium on Global Change in Asia" and the Pacific Regions. August 8-10,1994, Beijing, China. Abstracts Collection. Session II, p. II-18.

8. Responses of Riparian Ecosystems to Dewatering of the Aral

Sea in the Vicinity of the Tedgen and Murgab Rivers.//Cambridge University Press.//Ha английском, 11 страниц, в печати.

9. Экотоны долин рек Теджен и Мургаб. Сборник статей.// Москва. 25 страниц, в печати.