Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ОСОБЕННОСТИ ОПУСТЫНИВАНИЯ АРИДНЫХ ЛАНДШАФТОВ ПЛАТО ДОФАР ОМАНА (ЮЖНАЯ ЧАСТЬ АРАВИЙСКОГО ПОЛУОСТРОВА)

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "ОСОБЕННОСТИ ОПУСТЫНИВАНИЯ АРИДНЫХ ЛАНДШАФТОВ ПЛАТО ДОФАР ОМАНА (ЮЖНАЯ ЧАСТЬ АРАВИЙСКОГО ПОЛУОСТРОВА)"

Аль-Ламри Мохсин Мусаллам Хассан

ОСОБЕННОСТИ ОПУСТЫНИВАНИЯ АРИДНЫХ ЛАНДШАФТОВ ПЛАТО ДОФАР ОМАНА (южная часть Аравийского полуострова)

Специальности: 03.00.16 - Экология 03.00.27 - Почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Москва 2002

Работа выполнена на кафедрах экологии и почвоведения Московской сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева и в университете им. Султана Кабус (Оман).

Научные руководители:

доктор биологических наук, профессор И.М. Яшин; доктор биологических наук, профессор А.И. Карпухин

Официальные оппоненты:

доктор с.-х. наук, профессор Д.Н. Дурманов;

доктор биологических наук, профессор М.И. Кондратьев

Ведущая организация - Почвенный институт им. В.В. Докучаева, г. Москва.

Защита состоится 3 июля 2002 г. в 14 ч. 30 мин на заседании диссертационного совет-' Д .'10.043.03 в Московской сельскохозяйственной академии и* .Л. Тимирязева по адресу: 127550, Москва, Тимиг лазская ул., 49. Учёный Совет.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ Мс»\Л.

Автореферат разослан" 17 июня 2002 г.

Учёный секретарь диссертационного совета -

кандидат с.-х. наук, профессор I:. .. * алшшн

Обуем 1, 7i>" n-fl._Зак. ЗНН_Тираж ¡00

AHO «Издательство МСХА» 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44

. . ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Опустынивание занимает важное место среди современных глобальных проблем человечества (Стокгольмская конференция, 1972, 1977; ФАО, 1992; Конвенция ООН по борьбе с опустыниванием, 1994; ООН: Повестка дня ХХ1-го века, 1998). Все указанные международные документы свидетельствуют о крайней серьезности угрозы и проявления деградации почвенного покрова и ландшафтов на континентах Земли вследствие опустынивания (Материалы конференции..., МГУ, 1999). Ранее, при обсуждении проблем деградации природных ресурсов, специалистами использовались такие термины как опустынивание, дезертизация (desertization), арндизация, аридификация, ксе-родизация и наступление пустыни (Ковда В. Al, 1976; Розанов Б. Г.,* 1984; .Verstraete, 1983; Wells and Haragan, 1983; Grainger, 1990;EckholmandBrown, 1997). Существовала тенденция использовать термин "опустынивание" для обозначения деградации почв и земельных ресурсов вследствие антропогенеза, а термин "дезертизация" — для обозначения негативного влияния природных процессов. В современном понимании опустыние-вание — это деградация почвенного покрова, растительности... в аридных и иных регионах земного шара вследствие действия различных факторов, включая изменение климата и деятельность человека (Конвенция ООН по борьбе с опустыниванием, 1994). .

На территории Аравийского полуострова практически все наземные экосистемы страдают от жары и длительной засухи. Агроландшафты существуют только при искусственном орошении. Издавна в этом регионе основная часть населения поселялась в более комфортных условиях — в горах, где развито террасное земледелие, примыкающих к Красному и Аравийскому морям и Персидскому заливу. Здесь кратковременную свежесть приносят эпизодические морские бризы (а вблизи г. Сала-лы — южнее Омана — муссонные летние дожди) и обильные ночные росы. В Султанате Оман опустынивание проявляется также весьма активно. При этом изученность ландшафтов и почв этого региона явно недостаточная. В основном преобладают маршрутное и выборочное изучение почв, ландшафтов и природных вод. Отдельные (достаточно крупные) провинции, например Дофар, вследствие их удаленности от столицы (г. Маскат) фактически не изучены. Это относится и к растительности. Например, не установлены особенности функционирования аридных видов растений и, в частности, ладанного дерева (Boswellia sacra) в условиях, когда все иные виды растений не могут произрастать круглый год. Не выявлены локальные аспекты опустынивания и не разработаны природоохранные мероприятия. , *

Цель настоящего исследования — комплексное изучение состояния и устойчивости аридных ландшафтов, почв и биоразнообразия растительных сообществ труднодоступной (и неизученной) территории горной провинции Дофар Омана. В соответствии с поставдедной целью^бьщд^ад^еде-лены следующие задачи полевых и лаборат >рных исследований:

1 (V

'й а у а я бябявоша

Г сод. Jhiixs С681С«Ш8авСТ№. ЕЗ. 2. а7 Шаттл

1 Обобщить литературные данные по вопросам опустынивания ландшафтов Дофара

2 Изучить на стационарных площадках морфологию почв, пород, a также растительный покров

3 Оценить биологические особенности Boswelha sacra систематику и морфологию

4 Изучить гранулометрический, валовой химический состав и фи зико-химические свойства зональных типов почв Дофара — карбонатных кор и бурых аридных коровых почв

5 Определить особенности формирования, засоление и экологические функции карбонатных кор в опустыненных ландшафтах Дофара

6 Исследовать компонентный состав органических веществ смолы ладанного дерева и охарактеризовать их некоторые экологические функции, определяющие, в известной мере, адаптацию растения к экстрааридным условиям

7 Сформулировать критерии оценки опустынивания ландшафтов Дофара, выявить лимитирующие экологические факторы и обосновать основные направления природоохранной деятельности в изучаемом регионе на перспективу

Научная новизна. Впервые в провинции Дофара проведено сопряженное изучение почв, пород, растительного покрова, а также состояния и устойчивости ландшафтов Установлено, что опустынивание вызывает не только деградацию почв и почвенного покрова, но и резко уменьшает емкость биогенного круговорота Поэтому здесь преобладают экзогенные процессы и физическое выветривание почв Почвообразование примитивно Резко усиливается эоловый перенос и переотложение мелкозема Заметно возрастает ландшафтная миграция легкорастворимых солей вследствие их импутьверизации (близость Аравийского моря) Наблюдается формирование карбонатных кор и коровых карбонатных горизонтов, которые выполняют уникальные экологические функции в геохимических ландшафтах I) информационную, 2) сре-дозащитную, 3) геохимическую, 4) гидротогическую, 5) экологическую, 6) экономическую (хозяйственную), 7) педогенную

Установлено, что для аридных тропических ландшафтов Дофара характерны щелочные условия выветривания и осадконахопления Это способствует вовлечению в геохимическим цикл значительных масс щелочных и щелочноземельных оснований, а также кремния

Впервые изучены и обоснованы биологические особенности адаптации ладанного дерева к экстрааридным условиям Дофара Они проявляются, в частности, в интенсивном продуцировании смолоподобных веществ, в составе которых были количественно определены эфирные масла, полифенолы, алкалоиды, низкомолекулярные органические кислоты, спирты, альдегиды и другие соединения Именно эти органические вещества определяют в значительной мере экологические механизмы адаптации Boswelha sacra к экстремальным условиям — их жаро-, засухо- и солеустойчивость, а также способность этого растения погло-

щать парообразную влагу при сезонных густых туманах и обильных ночных росах.

Практическая значимость. На основании фактической информации о почвах, растительности, породах и ландшафтах Дофара сформулированы критерии опустынивания, охарактеризованы лимитирующие экологические факторы, определяющие продуктивность экосистем и разработаны основные природоохранные мероприятия на перспективу (с учетом того, что в горах Дофара пасутся 155 тыс. голов КРС, 45 тыс. верблюдов и 86 тыс. коз). -

В связи с тем, что ландшафты Дофара являются основным центром по заготовке на экспорт смолы ладанного дерева, у государственных руководителей Омана появилась возможность решить ряд новых и важных эколого-экономических задач: 1) научно обосновать критерии оценки качества образцов смолы, 2) более целенаправленно и успешно бороться с конкурентами из других стран, 3) рационально регулировать цены на мировом рынке, 4) более целенаправленно использовать смолу: продавать не только сырье, но и преимущественно конкретные ее компоненты (эфирные масла) и отдельные органические соединения (камфару, монотерпеноиды). ;

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на 14-й Международной научной конференции по питанию растений в Германии, г. Ганновер, 26-30 июля 2001г.; на Международной научной конференции в г. Ставрополе "Агроэкологическая оценка и деградация почв", 2730 сентября 2001 г.; на научной конференции МСХА (декабрь 2001); и на кафедре экологии и безопасности жизнедеятельности МСХА (1999-2001 гг.).'

Публикации. По материалам исследований опубликовано шесть научных работ. .

Объем работ. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, объектов и методов исследований, экспериментальной части, выводов, библиографического списка. Диссертация изложена на 164 страницах машинописного текста, иллюстрирована 10 рисунками, 1В таблицами, 13 фото. Список литературы включает 87 наименований, из них 23 — на иностранных языках.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность своим научным руководителям — профессорам И. М. Яшину и А. И. Карпухину, за методическую помощь, консультации и внимание при выполнении работы. Автор признателен академику РАСХН Л. Л. Шишову, доценту кафедры органической химии МСХА Л. Б. Дмитриеву, доценту кафедры ботаники А! Н. Смирнову и доценту кафедры экологии В.В. Паракину за консультации и помощь в проведении и организации ряда экспериментов по разрабатываемой научной проблеме.

Автор также благодарит своих научных консультантов из университета им. Султана Кабоса (Оман) профессоров П. Кооксон и М. Аль-Морди за методическую помощь и консультации во время проведения полевых исследований и изучения химических свойств почв.

Отдельную благодарность выражаю коллективам кафедр экологии и почвоведения МСХА за помощь в выполнении работы.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Ландшафты и почвы Аравийского полуострова изучены еще крайне слабо и, в основном, с помощью ме псомасштабных съемок, дистанционного зондирования и экстраполяции этих сведений на близлежащие регионы В Омане за последние 15-20 лет выполнены интересные изыскательские работы по среднемасш-табному картированию почв, поиску новых подземных водных источников, оценке растительных ресурсов и т д (MAP/FАО "General soil map 1990, MaKi M , 1991, Rogen J , Anthony M , 1992, M. and M Morns, 1988) В то же время отдельные провинции Омана, как, например Дофар, остаются слабо изученными Это объясняется, с одной стороны, удаленностью от столицы — г. Маската, а с другой — ее труднодоступностью Горы Дофара привлекают внимание специалистов по ряду причин, во-первых, здесь в ущельях ближе к району Салала — пасутся большие стада КРС, верблюдов и коз, поэтому необходимо знать состояние и устойчивость пастбищных экосистем, во-вторых, вопросы опустынивания пока не рассматривались, как не исследовались и лимитирующие экологические факторы, в-третьих. — провинция Дофар — центр заготовки на экспорт смолы ладанного дерева, однако особенности биологии этого растения, ею адаптация к опустыненным горным ландшафтам до сих нор не охарактеризованы. Общая площадь Дофара составляет 100,000 км:, из них 1 — пустыня 80,000 км:, 2 — горная зона действия муссонных дождей 3, 792 км2, 3 — долина Дофара 1800 км\ 4 полупусгынная зона исследования составляет 14,408 км км: Поэтому перед нами стояла сложная задача — изучить не только отдельные компоненты аридных ландшафтов Дофара (почвы, природные воды, растительность, породы), но и выявить своеобразие процесса опустынивания. а также особенности адаптации к этим суровым условиям такого вида растений, как ладанное дерево

В диссертации подробно охарактеризованы, климат, рельеф, почвообразующие и подстилающие породы, характер затегания и использования подземных природных вод, ландшафты, почвы, растительность, а также своеобразие опустынивания и особенности горного террасного земледелия

Горная провинция Дофар четко дифференцирована в пространстве по климатическим и оролитогенным условиям Так, низкогорные ландшафты (вблизи побережья Аравийского моря) нахо-

дятся в зоне муссонных дождей, район г. Салала. Эту территорию географы и климатологи относят к тропической засушливой саванне. "Теневые" склоны низко-, и среднегорий (северной и восточной экспозиций) не получают летом (в июне-августе) осадков муссонов и относятся к Афро-Азиатской тропической полупустынной и пустынной (аридной) области (Розов Н. Н., Строганова М. Н., 1979). Согласно Шашко Д. М. (1977) изучаемый регион отнесен к жаркому поясу, который простирается на запад и занимает центр Африканского континента — Сахару. Сумма г > 10°С за год здесь составляет более 8000°. Почвы и горные породы сильно и надолго перегреваются. Соотношение масс годовых атмосферных осадков и испаряемости весьма низкое: от 0,12 до 0,3. Эти параметры (наряду с интенсивной солнечной радиацией) позволяют специалистам отнести ландшафты плато Дофар к тропической сухой пустынной зоне:

Таблица 1 Биоклиматические параметры провинции Дофар и близлежащих территорий Аравийского полуострова

Высо- Осадки Средняя температура Индекс Преобладающие •

Метеостанции та над за год, воздуха, арид- типы растительных сообществ

ур. моря, м мм января июля годовая ности, 1

1. Салала 22 ' 144 ' 23 29,4' 26,2 5,5 Эфемеры, галофи-ты, кустарники, мангровое дерево

2. Хирт — зона 900 300-400 16,9 22,3 21,9 16,0 Саванновые

муссонных дождей виды

3. Плато Дофар 550 100 14,8 30,3 26,7 3,7 Ксерофиты, кустарники

4. Тамрет (стаци- 550 42 ; 19,5 30 26,5 1,6** Эфемеры

онары 2, 3)"

5. Райсут (стаци- 20 83 25,4 26 28,2 2,9** Эфемеры, галофи-

онары 4,' 5) ** ты, кустарники

6. г. Маскат • 29 100 17,7 33,5 . . 25,6 4,0 Ксерофиты, гало-

(Оман — побе- фиты, мангровое

режье Оманского дерево

залива)

7. г. Аден (Йемен) 29 41 24,8 31,1 28,4 2,0 Галофиты

8. г. Эр-Рияд (центр 600 •75 14,1 33,4 25,3 3,0 Эфемеры

Аравийского по-

луострова)

9. г. Басра (юг 14 175 11,7 34,3 24,1 6,0 Финиковая

Ирака) пальма, галофиты, кустарники

* По Кеппену.

** Распространение ладанного дерева. 5

В геоботаническом отношении провинция Дофар относится к Са-чаро-Сгащской Северо-Лфриканскон подобласт и со схуд1 юй и крайне изреженной раститетьностью, среди которой локально доминируют склерофиты, суккулентьг и эфемероиды. В то же время в оазисах растительность более разнообразная и развивается круг хый год Крестьяне в оазисах (только при орошешш) на небольших террасированных участках успешно выращивают зерновые, овощные и цитрусовые культуры (Адь-Гасани А , 1983) При этом ладанное дерево не культивируется, а произрастает в диком виде

Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В пределах горного плаго Дофар были затолены шесть стационарных площадок размером 100x100 м

Первый стационар находится на слабово шистом водоразделе известнякового плато (абс. отметки — 800 м над уровнем моря), здесь выпадает < 100 мм осадков в год Второй расположен на отметке — 650 м над у м , в высохшем русле горной реки (вади), на склоне горной гряды северной экспозиции, обращенной к самой большой пустыне Аравии — Руб эчь-Хали Осадков выпадает < 50 мм. Третий находится на той же гипсометрической отметке, что и второй, но расположен в центре хорошо развитого русла вади, ориентированного в восточном направлении. Четвертый заложен в предстал низкогорного ретьефа, в нижней трети склона гряды южной экспозиции (в вади) на высоте 150 м над у м. Осадки < 105 мм Указанный сктон обращен на юг — к Аравийскому морю. Пятый был организован в 100 м от 4-го стационара не в русле вади, а на склоне горной ситьнокаменистой гряды Шестой расположен на водоразделе горной i ряды, на отметке ~ 600 м над у м (у истокавади). Осадки < 100 мм на год

Таким образом, указанные стационары образуют в пространстве дугообразную катенч: ряд почв, развитых в одинаковых условиях климата, рельефа и на однородной породе — элювии известняков При этом изучаемые ландшаф гы ориент ировлны или на север — в направлении пустыни Руб эчь-Хали, или на юг — к морю. На стационарах изучали биологические особенности заданного дерева, проводили фотосъемку, исследовали морфото-гию пород и почв, отбирали обращы растении почв, сотсвых корок и горных пород В отобранных образцах почв были определены следующие параметры

1) гранулометрический состав методом пипетки (седимента-ционпый анализ);

2) содержание и состав легкорастворимых солей методом насыщенной водной вытяжки; ' ' *

3) карбонаты (СаСО.,,) на кальциметре;

4) общую засоленность — путем измерения электропроводности, а концентрацию отдельных катионов (Са2+, Mg2+, Na2+, К+) и анионов (НС03"С1* и S042" с помощью традиционных методик (И. С. Кауричев, 1989). SAR рассчитывали по соответствующей формуле. Степень засоленности рассчитывали по сумме солей и удельной электропроводности;

' 5) доступные формы фосфора в щелочной вытяжке (0,5 н. раствор NaHC03 с рН = 8,5) — на спектрофотометре;

6) доступные формы Fe3+ и Си2+ — соответственно в вытяжках по Тамму (смесь щавелевой кислоты и щавелевокислого аммония) и Эгнеру-Риму-Доминго (A-L-метод) в буферном растворе (CHjCOOH + CHjCOONH^) на атомно-абсорбционном спектрофотометре;

7) общий азот — по Кьсльдалю;

8) органический углерод (С) с дихроматом калия;— по Тюрину (внося поправки на присутствие солей в холостом опыте);

9) гипс — гравиметрическим методом. '

Полученные данные были обработаны (для однородной выборки) с помощью метода вариационной статистики.

Хроматографическое разделение органических веществ эфирного масла, выделенного из смолы Boswellia sacra, проводили с помощью капиллярной газовой хроматографии на кафедре органической химии МСХА. Газовый хроматограф: Varían Aerograph модель .1240 с колонкой (0 3 мм и 1 = 2000 мм), содержащий НФ-силикон OV-lOl, который предварительно наносился на хромо-сорб GAW (100-200 меш.) в количестве 1,5%. Скорость прохождения газа гелия — 20 мл/мин. Программа термостатирования завершалась в течение 60 мин. Режим термонагрева контролировался специальной программой от +18°С до +290°С.

Элементный анализ веществ смолы выполнен на CHN-анали-заторе фирмы Hitachi. , ' i

Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Географическое положение Аравии и Омана, л гакже история региона (jto один из центров цивилизации) оказали решающее влияние на формирование и эволюцию ландшафтов, почв, природных вод, растительности и животного мира Внутренние области Аравии крайне засушливы. Однако облик иус1ынь здесь весьма разнообразный от равнинных пустынь до i орных Продуктивность земель создает основное препятствие дтя устойчивого развития региона. Рос г населения еще больше усуг\бляет экологическую ситуацию Поэ гоviv проблема опустынивании является экологически значимой и приоритетной Необходима opi а-низация на государственном уровне службы мониторинга в Омане Пока ещё преобчадают маршрутные (мечкомасштабные) и стационарные исследования Они не в полной мере характеризуют состояние и устойчивость опустыненных ландшафтов Дофара

Наиболее характерными индикаторами опустынивания являются продуктивность и эволюция растительных сообществ, состояние природных вод, а также особенности почвообразования и наличие своеобразных пустынных почв — карбонатных кор, развитие засочения и другие

3.1. Генетическое своеобразие тропических аридных почв

(кор нарушенных и монолитных, а также бурых аридных)

Почвенный покров горного тропического пустынного плато Дофар — как показали исследования достаточно однообразен и представлен следующими типами аридных почв карами карбонатными нарушенными (и монолитными), бурыми аридными пустынными и выходами горных пород (непочвенными образованиями). Наиболее широко распространены грубоскелетные слабо- и недифференцированные коры нарушенные, в том числе и эродированные аналоги Тип почв коры подразделяется на два подтипа* коры карбонатные нарушенные н коры карбонатные монолитные (реликтовые). Вследствие юго, что коры монолитные не используются в сечьасом хозяйстве Омана, далее основное внимание будет уделено корам карбонатным нарушенным (табл 2):

Таблица 2

Классификация и диагностика коровых образований* . (Шишов Л. Л., Яшин И. М. и др., 1984)

Коровое образование Мощность коровых образований, см Глубина залегания в профиле почвы, см Генезис и возраст Сложениекор

Кора Более 10 С поверхности или в пределах 0-30 Реликтовые: — собственно реликтовые, — остаточные Монолитные (проходке не поддаются)

Коровый горизонт Более 10 Глубже 30 Современные: — солевые, ' — седиментаци-онные Нарушенные

Коровые прослойки До 10 На различной ; глубине Современные: педо генные Нарушенные, ■ конгломера- тивные

* По химическому составу коровые образования могут быть карбонатными, сиаллитно-карбонатными, карбонатно-сиаллитными, сиаллитно-гипсовыми, пшсовыми, кремневыми и солевыми.

Родовые отличия определяются химическим составом кор, а также засолением и эродированностью профилей.

Своеобразная роль в формировании современных кор принадлежит рельефу и породам. По местоположению зоны образования кор, приуроченной к отрицательным элементам рельефа, выделяют приморские и континентальные (в том числе и горные) пространства.

Почвообразующие породы на корах представлены продуктами выветривания элювия-делювия верхнемеловых известняков и доломитов, преимущественно песчано-супесчаного гранулометрического состава с обилием щебня, камней и дресвы. Нередко в известняках присутствует гипс. Отмечено наличие легкорастворимых солей ЫаС1, СаС12 (0,6-0,9%). Часто поверхностные слои известковых пород претерпевают эоловую переработку (СЬеуег 8., 1992). , . \ .... ' ; ■■ - .; '

Процессы порообразования. В современный период формирование кор и коровых горизонтов аридных почв обусловлено в . основном процессом карбонатизации ландшафтов Дофара. Этот процесс тесно сопряжен с явлениями засоления-рассоления тер-

ритории в условиях ярко выраженной кссротермической фазы и рубефикации почвенных минералов (Platel J Р , Rogen J , 1992)

По мнению Л Л Шишова, И VI Яшина и др (1984), при выходе на дневную поверхность горизонта недогеннои аккумуляции карбонатов кальция и магния (разрозненных конкреции СаСО,, перемежаемых мелкоземом) под влиянием кратковременных атмосферных осадков может образоваться корочка из кальцита. Циклично повторяясь во времени, этот процесс приводит к формированию слоистого плитообразного образования— коры.

Не исключено образование корового горизонта и в профиле зональных бурых аридных почв. В долинах вадн плато Дофара коровые горизонты бурых аридных почв образуются вследствие бокового внутрипрофильного привнося легкорастворимых солей с окружающих территорий и их поступления из временно формирующихся спльпоминералнзованных горизонтов грунтовых вод. Мощность коровых слоев заметно варьирует в геохимическом пространстве водораздел — склон — вали.

3.2. Состав и свойства нарушенных кор Дофара

По гранулометрическому составу на пустынном тато Дофара доминируют песчаные и супесчаные разновидности кор на-рмненных В верхних горизонтах преобладают фракции крупного и среднего песка, содержание илистых частиц низкое (до 8,1% суммы фракций). Для кор нарушенных характерно наличие скелета, образованного фрагментами карбонатной коры и почво-образуюших пород, достигающего в гор A,cjl48,2°í. Песчано-су-песчаный гранулометрический состав кор ооусловливает их высокую аэрацию, непрочную комковатую структуру, высокую податливость к эрозии, максиматьную инфильтрационную способность в отношении ливневых осадков.

Данные о химическом составе кор нарушенных (табл 3 и 4) показывают, что верхние горизонты этих почв обогащены CaCOJ( и содержат больше оксидов Al и Fe в сравнении с корой Коровые горизо1ггы обычно в той или иной степени окремнены, но преобладающими химическими компонентами в них являются СаО и SO¡? (у гипсовых родов) Монолитные коры (реликтовые) в среднем содержат < 20° j S03> a CaCOj — от 78 до 83 %

Низкое содержание гумуса и общего азот а в корах нарушенных обусловлено скудной ксерофнтной полукустарниковой и крупно-

злаковой растительностью и ее химическим составом: высокой зольностью, преобладанием в золе 81, Са и других соединений, бедностью опада белковыми и углеводными компонентами при доминировании клетчатки, лигнина и воско-смол, которые придают растениям устойчивость к засухе, уменьшая обезвоживание клеток, активной минерализацией опада при слабой гумификации в песчано-супесчаном субстрате (хорошо аэрируемом, плохо удерживающем влагу, бедным илистыми частицами и Количество гумуса в слое мелкозема редко достигает 0,18-0,8%, а отношение С : N варьирует в среднем от 6,6 до 18,5 (табл. 3):

Таблица 3

Состав и химические свойства кор нарушенных и монолитных (гор. А1м) провинции Дофар (Султанат Оман)

Географическое положение стационара и его абсолютная отметка (м), осадки (мм) № почвенных разрезов и статистически! параметры* Удельная элект- ГаСО,, % Доступные формы, мг/кг V мг/кг Общий органи-

ропро-водность, дС/ м** рн„ю И2Р0'4 Си1* ческий углерод

1 2 3 4 5 6 . 7 8 9 10

СТАЦИОНАР 1. Ландшафт: среднегорный тропический пустынный каменистый эрозионно-расчлененный. Почва: кора нарушенная карбонатная засоленная супесчаная на элювии известняков

Известняковое плато №16-20

800 м над у. м.), 1,8 8,1 75,0 0,06 ЗДО 0,55 91,7 0,18

осадки <100 мм о 0,17 0,16 5,0 0,02 1,57 0,26 51,6 0,10

СТАЦИОНАР 2. Ландшафт такой же, как и на стационаре 1. Почва: кора нарушенная (конкреционная) засоленная песчаная на элювии известняков ■

Вади на склоне гряды №21-25

северной экспозиции 2,9 8,6 83,4 0,12 ' 3,03 0,29 270,7 0,50

(650 м над ум.), осад- о. .0,71 „0,08 7,6 0,10 0,81 0,04 60,6 0,13

ки<100мм .... , .

СТАЦИОНАР 3. Ландшафт такой же, как и на стационарах 1 и 2. Почва: кора нарушенная (конкреционная) карбонатная засоленная песчаная на аллювиально-пролювиальных отложениях известняков

Центр вади на склон №26-30 ' •

гряды северной экс-■ ~ , 1,11 8,2 81,7 0,09, 2,91 0,28 111,8 0,09

позиции (на восток ст 0,36 0,13 11,3 0,04 0,80 0,10 72,7 0,03

~ в 3 км от стациона-'

ра2), -650 м наду.м.; ^

осадки <50 мм

Продолжение табл. 3

1 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10

СТАЦИОНАР 4. Ландшафт: низкогорный тропический пустынный каменистый эрозионно-расчлененный. Почва: кора монолитная (реликтовая) карбонатная засоленная супесчаная на аллювиально-пролювиальных отложениях известняков

Вади(нижняятреть №1-5 .. • ..

склона гряды южной х 1,5 ' "8,5 78,6 0,48 2,81 0,74 432,9 0,52 экспозиции - к морю). ст 0,98 0,28 11,6 0,36 0,20 0,29 174,0 0,18 ~ 150 м над у.м., осадки 105 мм

СТАЦИОНАР 5. Ландшафт такой же, как и в стационаре 4. Почва: бурая тропическая аридная коровая легкосуглинистая засоленная на элювии известняков

Нижняя треть склона № 6^0

гряды южной экспози- х 2,11 8,5 61,5 0,16 1,89 0,74 239,0 0,35

ции (100 м от стаиио- а 0,38 0,12 8,72 0,19 0,54 0,29 276,5 0,21 нара № 4); 50 м над у. м.; осадки ~ 105 мм

СТАЦИОНАР 6. Ландшафт: среднегорный тропический пустынный каменистый

эрозионно-расчлененный. Почва: бурая аридная коровая засоленная легкосуглинистая на элювии известняков Вади (нижняя треть № 1Ы 5

склона гряды юго- х 2,0 8,3 62,7 0,14 2,66 0,78 142,2 0,26

восточной экспози- <т 1,19 0,11 6,28 0,21 0,84 0,49 77,7 0,22 ции), ~650 м над у.м.), осадки ~ 100 мм

'Здесь и далее: х" — среднее арифметическое значение признака; о—среднее квадратичное отклонение.

Здесь и далее: величина удельной электропроводности ЕС ориентировочно равна » С ммоль/10.

Реакция среды слабощелочная и среднещелочная (в гор.А1са она

составляет 8,1-8,6), незначительно подщелачивается в коровом горизонте у засоленных родов. Среди обменных катионов преобладает Са2+. Доля Иа+ обычно не превышает 5% емкости поглощения, т, е. почвы не солонцеватые; этому благоприятствуют пес-чано-супесчаный гранулометрический состав почвы и его слабая сорбционная емкость.

Коры нарушенные плато Дофар сильно обеднены доступными формами фосфора. Его содержание в профиле не превышает 0,5 мг Н РО на 100 г почвы, что связано с бедностью материнских карбонатных пород фосфором. Количество доступных форм железа и меди низкое, соответственно 2,8-3,2 у Бе3* и 0,28-0,74 мг/

100 г у Си2+, достигая максимума в коровых горизонтах; это согласуется с положением о том, что коровый горизонт (СГ1Са) в ландшафтах является мощным геохимическим барьером. Коры являются своеобразными сорбционными фильтрами, залегающи-. ми на путях миграции продуктов аридного (эолово-солевого) выветривания. Под горизонтом С11С1 нередко скапливаются заметные массы воды (табл. 3).

Анализ ионов в составе насыщенной водной вытяжки показал, что мелкозем верхних горизонтов кор засолен. Сумма легкорастворимых солей варьирует от 0,68 до 0,97%. Параметр ЕС (удельной электрической проводимости) колеблется от 1,1 до 2,9 дС/м. Тип засоления по анионному составу хлоридный и суль-фатно-хлоридный, по катионному — кальциево-магниевый и кальциево-натриевый. Среди солей доминирует хлорид натрия (табл. 4). Примечательно, что экстрааридные климатические условия, господствующие на плато Дофар, способствуют аккумуляции (а не выщелачиванию осадками) хлоридов натрия, магния и кальция. При этом значительные массы солей накапливаются не только в почвах, но и приурочены к зонам современного ко-рообразования. .

Особенности аридного климата и нерегулируемый выпас скота в предшествующие эпохи крайне негативно отразились на состоянии и продуктивности растительных сообществ, основная часть которых почти полностью деградирована. Следовательно, наряду с климатическим, важную роль в опустынивании играл и антропогенный фактор. •

Ги и i ица 4

Содержание н состав нонок в насыщенном видном ньпя/кке кор нарушенных н монолитных кор А|са провиишш Дофар (Cv гганаг Оман)

iV» ноч венных Катионы в вотной вытяжке ммоль/100 г ЬАН по казатель сорбции ионов почвой Анионы в BotHoü вытяжке ммош/ЮОг Сумма

разрезов статистические па раметры Са К Na Mg НСО ) SO 4 U содей ччочь/ 100 т

СТ ЧЦИОНЛР 1. Ландшафт среднегорныи тропический тсп.птыи каменистый чрозионно расчлененный Почва* кора нарушенная карбонатная засоленная с) песчаная на J повии известняков

> 16 20 Не

~ 3.S3 0 53 -.,00 1,04 2 56 s 'I опр 4 4 18,8

а 3,54 0,22 0 40 1 03 0,45 - —

СТ ШИОН \Р 2 Ландшафт такой же как на стационаре 1 Почва кора нарушенная карбонатная заиленная супесчаная на птовии известняков

ЧЬ 21 25

~ 6 0 1 44 4 26 2 2 03 1 95 41 S Ч ^0 1

<т 5,09 1,65 120 1 55 0 65

СТАЦИОНАР 3 Ландшафт такой же ьак и на стационара* 1 и 2 Почва как и на стационаре 2 >21 25

~ 5 65 0 61 4 07 0 97 2.22 1,5 2 я 2 4 22 6 ст 0 48 0 32 0 92 0 45 О 60 — -

СЛ ЧЦИОНАР 4. Ландшафт- низьогорнын тропический тстынный каменистый ->розионно расчлененный Почва корачоночитная(ре.шктовая)ьдр13онатнаязаоле1шаи супесчаная на элювии известняков

> 1-5

Г 3 81

ст 0,20

0,74 0 29

6 50 ',64

2 is* 1,0'!

3S7 0 40

43

5 08

3 5

26 76

Глава А. СОСТОЯНИЕ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА И ДЕГРАДАЦИЯ Л \НДШАФТОВ ДОФАРА

4Л. Растительный покров провинции Дофар изучали Anthony М ,Mirada-Morris (198S), Mandavei J (1980) и другие авторы Ими выделены следующие геоботанические зоны: 1-я включает Дофар-ское плато и горные эрозионные склоны гряд южной экспозиции, испытывающие действие летних чуссонных дождей. Данная территория четко дифференцируется на ряд подзон: приморскую равнину, предгорья, крутые горные склоны южной экспозиции и, наконец, засушливое пустынное плато Дофара. 2-я зона включает i орные территории, куда не доходят чуссонные дожди Здесь преобладают горные п\стынные ландшафты с мелкими урочищами только ладанного дерева Вышеуказанные авторы выделяют и здесь ряд подзон а) горные вади и горные ущелья, ориентированные на север — к пустыне Руб эчь-Хали и б) аридные ландшафты северного макросклона плато Дофар — начало пустыни Руб эль-Хали

На основе чтературных данных и собственных наблюдении выявлены критерии опустынивания территории Дофара (таб т 5):

В наименьшей степени опустыниванию подвержены ландшафты горных склонов южной экспозиции, испытывающие в июле-августе влияние чуссонных дождей. На низкогорьяч растут травы, чистопадные кустарники и пол\кустарники Здесь находятся наиболее продуктивные кормовые угодья Mhoi ие растения име-ютколючки и вьющиеся стебай- Acacia Senegal, Commiphora, Croton confertus, Blephanspermum hirtum, Maytenus dhofarensis Из древесных видов встречаются- Stercuha afrikana, Anogeissus dhotanca, Delonix elata Суккуленты представлены двумя видами Cissus guadrangularis и Cyphostemma ternatum В руслах вади можно встретить густые заросли Ficus Vasta и bvcomorus На отмет ках более 500 м над v. м. произрастают в основном широко хиственные древесные породы: Luclea schimpen, Olea europaea, Phus somalensis, Canssa Feduhs, Dodonaca angustifoha. Commiphora На водораздельных плато — Mytenus dhofarensis и Anogeissus dhotanca.

Указанные ландшафты образуют довольно обширньш лесной пояс, уже подверженный очаговому опустыниванию.

Умеренно опустыненными являются ландшафты, приближающиеся к пустынному среднегорному плато Дофар Растительный покров здесь длительно и заметно трансформирован' растительность не только сильно изрежена, но и встречается очагами

Таблица 5

Критерии оценки деградации почв, ландшафтов Дофара и близлежащих территорий

Критерии оценки Классы опустынивания.. •

современного слабое (близ умеренное (переходная сильное и очень

состояния г. Салала) зона к Дофару) сильное (плато Дофар)

I. Деградация растительного покрова 1. Растительное со- Климаксовое или Длительно трансфор- Трансформированное:

общество

слабо измененное мирующееся

2. Процент климак- >75 совых видов

3. Сокращение проек- <25 тивного покрытия, %

4. Процент потери <25 грубых кормов на пастбищах '

75-25

25-75

25-75

Эфемеровое или представлено одним видом Boswellia sacra

\ <25

> 75-35 и более

> 85 и более

II. Водная эрозия <

1. Тип эрозии Плоскостной смыв, Плоскостной смыв, Плоскостной смыв,

' редкие борозды частые борозды, редко обилие борозд, овра-овраги

, < 25 25-50

2. Смыв поверхностного горизонта (А[с4)

3. Процент площади 50-30 стационарных участков, покрытых дерниной

; 11

1. Степень засоления 0,2-0,4 по плотному остатку, %

2. Минерализация 3-6 грунтовых вод, г/л

3. Степень насыщен- 65-75 носга щелочноземельными основаниями, % •

4. Изменение почв и бурые аридные почвообразовательных процессов -

5. Скелетность про- Слабая

филя и каменистость

поверхности

гов, крупных промоин >50

30-10

III. Засоление и карбонатизация почв

0,4-0,6

10-5 и менее

>0,6

6-10

75-85

10-30

>95

бурые аридные коро- Коры карбонатные и вые Карбонатные ! бурые аридные коро-• вые карбонатные; вы-

ходы горных пород

Умеренная

Очень сильная

Преобладают низкорослые растения — Euphorbia balsamifera и различные виды Commiphora Под их покровом произрастают многочисленные виды засухоустойчивых травянистых растений: CeropegiaЬиШоьа, Ari-.aem flava, Dorstenia toetida, Eulophia gumeensib, Habenana myodeb и т д Здесь много также и колючих кустарников — Plectranthus barbatus, Euphorbia cactus

Сильно опустыпеппыми являются северные макросклоны i ор-ных гряд Дофара, ориентированные к пустыне Руб э ib-Хали и не испытывающие влияние муссонов Растения здесь произрастают в основном очагами и уже заметно угнетены Доминантами являются Acacia etbaica, Dracaena serrulata, Dhofana macleishn и Cocculus balfouni Из суккулентов—Enphorbia cactus и Sacrosternma v irnmale Мною видов Al бе и Eulophia petersn

Очень сильно опустыпеппыми являются ландшафты, примыкающие к песчаной пустыне Руб эль-Хали Здесь наиболее широко распространенным видом является ладанное дерево—BoswelHa sacra Редко встречается кустарник Acacia etbaica В понижениях и на склонах вади произрастают пальма Vannorrhops ntohieana и суккуленты — Euphorbia schimpen и Periploca visciformis Вообще здесь растений очень мало (продуктивность трав <0,1 ц/га), л значительные пространства покрыты щебнем и камнями Это типичная каменистая тропическая пустыня (горпая гаммада), которая постепенно переходит в песчаную пустыню Руб эль-Хачи, где произрастают в основном эфемеры н суккуленты: Calhgonum crinitum, "Iribulub arabicus, Zygophyllum gatarense. Dip terygium, gJaucum, Hehotropium kotschyn

Материальный экономический ущерб, причиняемым опустыниванием в Омане, огромен К числу основных потерь, в частности в провинции Дофар, связанных с этим явлением, относятся потери растениеводческой и животноводческой продукции; сокращение объема промышленно1 о производства, ориентированного на с -х сырье, снижение реальных доходов, увеличение капиталовложении на единицу продукции, затраты на проведение восстановительных и природоохранных работ, а из экологических — потери природных ресурсов (почв, растительности, природных вод ..), увеличение запыленности воздуха, ухудшение качества среды (в частности, ухудшение качества природных вод), существенное снижение бполо) ического разнообразия К числу основных рискообразующих экологических факторов опустынивания относятся засушливость климата (очень матое количество осадков, высокая испаряемость и высокая обеспеченность теп-

лом); геохимическая бессточность ландшафтов Дофара, что повышает минерализацию поверхностных и грунтовых вод, а также вызывает засоление почвенных профилей; низкая биологическая продуктивность естественных экосистем; высокая инсоляция и напряженный ветровой режим; периодические (и очень редкие) ливни, разрушающие на склонах почвы и почвообразующие породы. . ... >

4.2. Особенности экологической устойчивости Boswellia sacra • к аридным тропикам Дофара

Несмотря на экстремальные биоклиматические и почвенно-геологические условия плато Дофар здесь уже тысячелетиями произрастает ладанное дерево. Физиологи считают, что в экстрааридных условиях данное растение выработало определенные эколого-биохимичеекие механизмы адаптации: низкое осмотическое давление клеточного сока, жаро- и засухоустойчивость, наличие в клетках водоудерживающих соединений (эфирных масел, смол, дубильных веществ, алкалоидов...), солеустойчивость и солевыносливость, способность усваивать парообразную влагу при густых туманах и обильных росах (Рейвн П., Эверт Р., Айк-хорн С., 1990). Ладанное дерево очень эффективно приспособилось к высоким температурам и интенсивной солнечной инсоляции (при длительной засухе) в горах Дофара с помощью физиологических и биохимических механизмов, регулирующих питание, водо- и газообмен. При этом адаптация регулируется путем образования обильного выделения ароматической смолы. Смола Boswellia sacra—это высокомолекулярное, биоорганическое соединение, состав и свойства которого изучены пока явно недостаточно. Известно, что природные высокомолекулярные соединения могут находиться как в аморфном, так и в кристаллическом фазовом состоянии (Братус И.Н., 1992). Аморфную (жидкостную) структуру при t° ~ 20°С имеют, как известно, натуральный и большинство синтетических каучуков, целлюлоза и ее эфи-ры, полиизобутилены и др.

Более полная оценка экологической устойчивости Boswellia sacra к аридным тропикам, требует не только описания систематики и морфологии этого вида, но и изучения биохимического состава смолы, а также оценки экологических функций веществ смолы. , >

4.3. Биохимический состав органических веществ смолы* Bosnellia sacra

Методика. Исходный образец воздушно-сухой смолы (100 г) готовился к аил»!) по стандартной методике (JI Б. Дмитриев, И. И. Грандберг и др , 1977). растирался в агатовой ступке, смешивался с бензолом в соотношении 1 1 в течение 2 ч, переносится в делительную воронку; после чего экстракт упаривался (бензол v д ал я лея), очищался и высушивался над безводным сульфатом натрия Аликвога образца вносилась в капиллярный газовый хроматограф Varian Aerograph, модель 1240. Изучались 3 образца смолы: 1 -й — хорошего качества (стационар 2), 2-й образец (стационар 4) и 3-й образец другого вида Boswellia spp. для сравнения (табч 6) При этом в образце смолы (ст № 2) содержится (<"„) С — 65,61-0,72, Н - 8,99±0,12, О (по разности) - 24,55 В образце смолы со стационара № 4 было (%) С — 75,21±0,15, Н — 9,9±0,0,0 — 15,03

Показано, что при .жстр акции летучих компонентов (эфирных масел) бензочом, их выход составляет 1,5-6 0 о

Среди летучих веществ, сорбционно закрепленных на матрице смолы (нелетучих поаитерпеновых производных), заметно преобладаю г терпеноиды (90-94% к общей массе летучих соединений), а в их составе — монотерпеноиды (83—88%) Среди последних в образцах смолы со 2-г о стационара отмечено доминирование б-пинена (72,2%), в образцах ладана, взятых для сравнения (другой вид - Boswellia spp), их содержание резко уменьшается (а-пинена до 49° о), концентрация лимонена, сабинена и р-ци-мена заметно меньше (равно как и в образцах с 4-го стационара) Как отмечают Т. Гудвин и Э. Мерсер (1986), терпеноиды не так давно, наряду с алкалоидами и фенольными соединениями, рассматривались биохимиками и физиологами в качестве вторичных растительных веществ

Наиболее важными и распространенными представителями кислородных производпых алифатических терпенов являются спирты н альдегиды. Представителем первых может служить ли-иалоол. Индивидуальный препарат — это жидкость с запахом ландыша, температура кипения — 198 °С. Аромат цитрхсовых, например, обусловлен различными сложными эфирами линало-ола — уксуснокислым, муравьинокнелым, валериановокислым

* Одно дерево способно выделить 10-15 кг смолы за 1 год

Таблица 6

Компонентный состав и содержание летучих веществ, экстрагированных бензолом из очищенной смолы ладанного дерева (Boswellia Sacra), провинция Дофар Омана

Диагностированные классы органических веществ и их представители Содержание летучих компонентов, % от обшей массы экстрагированного эфирного масла по образцам

1* 2** |

А. Терпеновды 90,45 86,81 94,01

а) монотерпеноиды (всего) Интеграль- 87,12 83,24 88,33 .

ное действие на высшие живые орга-

низмы —возбуждающее

в том числе:

1. а-Пинен (а-ршепе) 72,19 67,13 48,97

2. р-Пинен (Р-ртепе) 1,84 1,79 . - 2,37

3. Камфен (сатрЪепе) 1.73 1,62 0,81,

4! Мирцен (тугсепе) . 0,72 ,0,64 7,03

5.<1-3-Карен (с1-3-сагепе) , 0,36 3,71 1,41.

6, Лимонен (Ытопепе) ■ j 5,52 4,41 10,06

7. Цис-(3-Оцимен (Слэ-Ь-оатепе) •; 0.24 . 0,39 Не обн.

8. а-Фелландрен (а-рЪеНапдгепс Не обн. . • ... • 0,52 Не обн.

9. Сабинен (заЬтепе) ' ■ ; 2,70 V . 0,61 ' ■ •• : •• 3,82

10. Транс-Р-Ощшен (Тгапэ-Р-оштепе) 0,11 0,28 \ . 0,48

11. сх-Терпинен (а-Тетртепе) ' ' ОДО 0,29 : 0,62

12. g-Tepпинeн ^-Тегртепе) • 0,01 >■ Не обн. • Не обн.

13 ,р-Цимен(р-сутепе) 1,54 1,73 6,46

14. а-Терпинолен (а-Тегрто1епе) 0,01 ■ ' 0,08 Не обн.

Сесквитереноиды (всего) •" ' 1

Действие —- противовоспалительное 3,33 * ' 3,57 5,68 •

в том числе:

1. а-Иланген (а-у1аг^епе) 0,07 0,05 Не обн.

2. а-Копаен (а-сораепе) 0,11 ;' •'' 0,30 0,71

3. а-Бурбонен (а-ВоигЬопепе) 0,49 ' 1,22 0,09 "

4. а-Гурюнен (а-<3ш]ипепе) 0,04 *■ o.oi • Не обн.

5. р-Иланген (Р-у1апдепе) 0,10 ' 0,09 ' ; Не обн.

б. р-Кариофиллен (р-сагуорЬуНепе 1,91 ' 1,09 - 0,46

7. Тиопсен (ТЪуюряепе) 0,18 0,26 Не обн.

8. а-Кариофиллен (а-сагуорЪуИепе) 0,14 0,11 0,76'

9. ß-Элемен (Elememe) 0,29 0,44 3,66

Продолжение табл. 6

Б. Кетоны (всего)

Растворяющие слизи, сгустки 1,11 2,35 2,47

в том числе:

1. а-Туён (a-Thujone) 0,12 0,13 Не обн.

2. Р-Туён (p-Thujone) 0,18 0,15 0,32

3. Хризаитенон (chrysanthenoTie) 0,34 0,43 Не обн.

4. Пинакамфон-1 (Pinacamphone-1) 0,23 0,44 Не обн.

5. Пинакамфон-2 (Pinacamphone-2) 0,01 0,10 Необн.

6. Вербеной (verbenone) 0,02 0,68 0,12

7. Пиперитон (piperitcme) 0,14 0,32 1,72

8. Карвон (carvone) 0,07 0,10 0,31

Оксисоединенняж: спирты, фенолы

и их эфиры (всего). 2,79

Действие — тонизирующее, раздражаю- 5,65 8,81

щее, спазмолитическое, стимулирующее

в том числе:

1. 1,8-Цинеол (1,8-cineol) 0,81 0,79 0,58

2. Октанол-3 (Octaol-3) 0,55 0,20 Не обн.

3. Окси-Линалоол (Linalool oxide) 0,14 0,18 Не обн.

4. Терпинен-4-ол (Terpinen-4-ol) 0,12 0,50 0,36

5. Транс-Пинокарвеод (trans-Pinocarveol) 0,60 1,13 0,21

б. а-Тсрпинеол (a-Terpineol) 1,33 2,25 0,39

7. Линалоол (linalool) 0,12 0,16 Не обн.

8. Борнеол (Bomeol) 0,06 0,34 Не обн.

9. Анетол (Anethole) 0,19- 0,19 0,13

10. р-Цименол (p-cymenol) 0,19 0,33 0,21

11. Р-Бисаболол (p-Bisabolol) 0,17 0,35 0,21

12. Октеи-З-ол (Octenol-3). 0,07 0,06 0,22

13. Карвокрол (carvocrol) 0,05 0,33 0,05

14. Тимол (Tymol) 0,44- 0,39 0,42

15. Борнилацетат (Bornyl acenate) 0,80 1,60 Не обн.

Г. Альдегиды (всего) Успокаивающее 0,64 1,26 0,48

в том числе:

1.Деканаль (Decanal) 0,02 0,40 Необн.

2. Миртеналь (Myrtenal) 0,05 0,11 0,11

3. Гераниаль (Gemial) 0,45 0,54 0,37

4. Кминальдегид (Cminaldehyde) 0,12 0,21 Необн. Итого: 97,85 99,57 99,75 Неопределённые компоненты: 2,15 0,43 0,25 Всего: 100 100 100

* Смола Boswellia sacra из стационара (второй). ** Смола Boswellia sacra из стационара (четвертый). *** Смола Boswellia spp.

Среди моноциклических терпенов растений наиболее распространен лимонен. Он содержится не только в смоле ладана, но и в тминном масле, скипидаре, масле укропа. Среди кислородных производных данной группы терпенов следует отметить вторичный спирт ментол, составляющий основную часть (до 70%) эфирных масел мяты перечной.

Бициклические терпены (а-^-пинены и камфен) имеют наибольшее значение при оценке качества смолы ладана. Их вторичные спирты — борнеол и камфора — твердые тела. В изучении этой группы терпенов особую роль сыграли работы русских химиков— Е. Е. Вагнера, Л. А. Чугаева, Ф. М. Флавицкого, А. Е. Арбузова и других (цит. по И. Н Братус, 1992). Пинен обладает характерным скипидарным запахом, легко окисляется на воздухе, превращаясь в смолоподобное вещество. Камфен также содержится в пихтовом, лавандовом, кипарисовом и иных эфирных маслах (П. Рейвн и др., 1990).

В эфирных маслах растений, наряду с терпенами и их кисло-родосодержащими производными, находятся вещества более сложного состава: С15Н24, С20Н32, и т.д., называемыеполитерпсио-ндами. Среди них лучше всего изучена группа сесквитерпеноидов с эмпирической формулой С15Н24. В смоле ладана (хороший образец) преобладают Р-кариофиллен и бурбонен; доля последнего в плохом образце увеличивается с 0,5 до 1,22%.

В смоле ладана (и в иных высших растениях) присутствуют дитерпены, которые представлены небольшим числом соединений. Особенно широко в смолах распространены циклические кислоты, являющиеся производными дитерпенов. Эти вещества почти не летучи с водяным паром. Кроме смоляных кислот в смоле растений идентифицируются смоляные спирты, фенолы и дубильные вещества (А. С. Рожков, Г. И. Массель, 1982).

С экологической точки зрения необходимо понять, почему у отдельных видов растений (в том числе и у Boswellia sacra) образуются и запасаются смолистые вещества и в чем заключаются их экологические функции?

Смола ладанного дерева, по мнению ботаников и физиологов, формируется в растении в больших количествах вследствие особых экологических условий среды. Вещества смолы позволяют эффективно адаптироваться растениям к экстремальным условиям как экстрааридных, так и гумидных холодных ландшафтов. Формирование смол у высших растений может быть и своеобразной реакцией на стрессовую почвенно-биоклиматическуго

ситуацию ярко выраженный лефшип воды, длшепьное иссушение почв (при их частичном засорении), продолжительный период с высокими (ичи низкими) температурами воздуха Наряду с этим смолоподобные вещества выполняют очень важные защитные функции: а) с их помощью растения регулируют как потреб-тение, гак и расход воды путем гранспираиии, б) смолы защищают клетки растений от интенсивного УФ-излучения (опасного для РНК и белков), особенно активного в горных аридных тропиках, в) смолы защищают растения о г вредителей, болезней и животных, стремящихся использовать вегетативные органы растений в качестве корма, и. наконец, г) являются веществами с ярко выраженными аллелопатическими свойствами

Моно- и сесквитерпеноидам часто как раз и приписывают аллелопатическую рочь Так, W Lyman (1982) сообщает, что методом газовой хроматографии в вытяжках из шалфея были идентифицированы 6 терпеноидов - а- и (3-пинен, камфен, камфора, цинеол и дипентен При био тестировании указанных терпеноидов в о i ношении роста корней огурца отмечено, что все они были ингибиторами, а камфора в наибольшей степени Терпены могут осаждаться с росой на чистьях проростков и поглощаться маслами и воском кутикулы. Кроме того, терпены растворяются в жирных кислотах и липидал, находящихся на открытых поверхностях клеточных стенок. С Мул тер и В Муллер (1984) предложили 3-й способ сорбции летучих 1ерпенов — почвами, в результате чего с их помощью растения воздействуют на чувствительные к ним растения, угнетая конкурентов

Многие терпеноиды обладают гормональной активностью. У растении различают 5 основных гормонов (о г греческого "возбуждать" или ' вызывать") 1) ауксины, 2) гиббереллины, 3) ци-токинины, 4) абсцизовая кисчота у лишаиников и водорослей, 5) этичен. Последние два соединения — ингибиторы роста, а первые три — стимуляторы.

Функции фенольных соединении. Многие феночьные соединения являются антиоксидантамн Антиоксидантная активность фенолов объясняется, по крайней мере, двумя обстоя тельствами 1) эти вещества, например, салициловая кислота, связывают ноны тяжелых металлов в устойчивые металлорганические комплексы, тем самым гашают последних и\ каталитического действия и 2) они являются акцепторами химически активных свободных радикалов (т е фенолы гасят свободнорадикатьиые реакции).

Важное место отводится фенолам в так называемых защитных функциях организма. Так, при механическом повреждении растительных тканей в них наблюдается интенсивное новообразование фенольных компонентов, которые конденсируются в поверхностных слоях. Эти продукты и образуют защитный слой -(В.И. Кефели, Р.Х. Турецкая, 1967; В.П. Иванов, 1973).

По мнению Э. Раиса (1978), простые фонолы, бензойная кислота и их производные являются наиболее распространенными токсинами, синтезируемыми высшими растениями и принимающими участие в аллелопатическом взаимодействии.

Таким образом, разнообразные органические соединения, присутствующие в составе смолы ладанного дерева, выполняют различные экологические фупкции, большинство из которых еще не изучено. Образование смолы является одним из основных механизмов, с помощью которого растения Boswellia sacra эффективно адаптировались к экстрааридным горным ландшафтам До-фара.

4.4. Оценка пригодности ландшафтов Дофара под пастбища

В основе методологии оценок пригодности земель под пастбища FAO (Food and Agricultural Organization) лежит учет взаимосвязи свойств почв с урожайностью трав. Учитываются экологические требования растений к конкретным аридным ландшафт там, к которым они и адаптированы.

Для экологической оценки качества почв Дофара под пастбища была построена модель пригодности земель. Были проанализированы свойства зональных почв, определяющие их пригодность под пастбища. Использовались следующие градации классов пригодности: 1 — пригодные, 2 — ограниченно пригодные и 3 — непригодные. Результаты обобщены в табл. 7.

Основные массивы почв, пригодных под пастбища (~5% всей площади) прилегают непосредственно к лесному поясу, испытывающему муссонное выпадение осадков. Однако и здесь необходимо строгое соблюдение периодичности выпаса скота, т. к. он производится без учета продуктивности пастбищ.

Ограниченно пригодные ландшафты15 (~ 10г и площади) прилегают к (.реднегорному плато Дофар и испытывают активное опустынивание На перспективу эти участки пастбищ стсдчет вывести из испочьзования из-за переуплотнения почв и их каменистости

Непригодные массивы почв под пастбища заметно преобладаю г, занимая ~ 850 о площади

При агроэкологическои оценке земель очень важно учитывать не только химические свойства, но и гранулометрический состав, каменистость поверхности и скелетность профиля аридных почв.

Та б т ла 7

Граннчные значения свойств почв Дофара при оценке их пригодности

под пастбища

К.мссы пригодности

Свойства тандшафтов и почв пригодные Ограниченно непригодные

пригодные

V клок поверхности горных скло нов грая

Гр-шуточетричесмш состав

Мощность профита см

Содержание СаСО "а pH (вотнын)

Засоленность верхних торшон тов "о

Среднего и-вое котнче.-тво i-сад ков

Урожайность (с>хон часьн ц/га)

0-10

Легкии с .пинок

70

-65 К I и <

03

> шо (2^0 адо> >20

ia 20

Cvnecb 40

SJ 4 4 0 ' 045

- 100 1-1.5

Песок

25 75

> Ч 4-8 О ">0 8

< 80 *-05

* В 1-м и во 2-м классах пригодности большой ущерб тандшафтам наносят рубки деревьев и кустарников на топливо При этом нагрузка на пастбиша в 1-м классе пригодности >25 гол овец на 1 га, во 2 м — 1,5-2 гол и в 3-м <1,5 гол В целом по Оману нагрузка достигает 2,35 гол овцы на 1 га При этом по данным РАО насчитывается > 90° о деградированных площадей пастбищ

Обобщение результатов полевых наблюдений по экологической оценке пригодности ландшафтов Дофара под пастбища свидетельствует о явной недостаточности информационной базы данных, что затрудняет использование современных ГИС-техно-логий. Нужно учесть, что при опустынивании в Дофаре происходит смена видов растений на пастбищах; TáKHe виды как Salsola Vermiculata, Роа sinica, Rhanterium epapposum, Stipa barbata заменяются сорняками и плохо поедаемыми (ядовитыми для животных) видами.

Глава 5. ОСНОВНЫЕ ПРИРОДООХРАННЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ В АРИДНЫХ ЛАНДШАФТАХ ДОФАРА

Научное знание в отношении аридных и экстрааридных экосистем заметно отстает отзнаний умеренной зоны Земли. Преобладают "описательные" работы над "объяснительными". При этом оказалось, что парадигмы экологии, разработанные для ландшафтов умеренной зоны, не объясняют особенности функционирования, устойчивости и эволюции аридных регионов. Поэтому опустынивание до сих пор остается слабо изученным природным явлением. Отсутствует единая концептуальная оценка данного природно-антропогенного процесса, не разработана методология его исследования. При принятии природоохранных мероприятий у специалистов нередко отсутствуют (как и в случае с территорией Дофара) достоверные фактические данные, характеризующие динамику природных процессов, их масштаб и интенсивность, а также оценку экологической устойчивости доминантных видов растений, пастбищную дигрессию и т. д. Ученые, изучающие это явление, расходятся в использовании критериев и индикаторов опустынивания, а ее особенности слабо освещаются у местного населения (пастухов...) и не приобрели актуального характера.

В системе природоохранных мероприятий определенное место должно отводиться локальному мониторингу: а) наблюдению за погодой, б) наблюдению за состоянием ландшафтов, почв, водными источниками и растительностью и в) контроль и нормирование нагрузки на ландшафты.

Необходимо организовать заповедную зону в Дофаре и образовать здесь питомник по разведению посадочного материала Boswellia sacra. >

выводы

1 Опустынивание ландшафтов Дофара привело к с\ществен-ному изменению жо кл ической обстановки резко снижено значение биочогическог о фактора в процессах почвообразования и миграции веществ, максимально активизированы жзогенные факторы — дефляция и перераспределение водорастворимых солеи. Диагностические признаки отс гыненных ландшафтов- засоление почв и пород, полная деградация раститетьно1о покрова, педогенное ко-рообразование, дефляция мелкозема и плоскостная эрозия в сезон кратковременных ливневых дождей, а также чрезмерная пастбищная нагрузка в период вегетации эфемеров

2 Зональными почвами пустынных тропических ландшафтов Дофара являются коры карбонатные нарушенные Им присуща уникальная эколого-геохимическая роль: во-первых, они "бронирую г" толщи ме шозема от активной внугрипрофилыюй дефляции и разрушения, а, во-вгорых, вещества коры являются мощным геохимическим барьером на пути миграции солеи, микроэлементов и т д и, в-третьих, под корами нередко скапливаются атмосферные осадки Поэтому в руслах вади растительность, как правило, менее угнетенная и разнообразная по видовому составу.

3 Коры встречаются в ассоциациях с бурыми аридными тропическими коровыми почвами, литосочями и непочвенными образованиями Корообразование и формирование в профиле почв коровых карбонатных 1 оризонтов является идентификационным признаком экологического процесса опустынивания.

4 На основе анализа ландшафтно-геохимических условий опустыненнои провинции Дофар (Оман), а также учета фактической информации о генезисе кор в других регионах были сформулированы следующие жолого-геохичические функции данных почв:

— информационная: коры память о прошлых этапах развития ландшафтов в пространстве, в современный период коры могут с тужить своеобразными маркерами экологического опустынивания

аридных зон Земли;

— срсдозашитная: коры бронируют толщи мелкозема и предохраняют эти "старые" субстраты от необратимого разрушения в процессе вековой эрозии,

— геохимическая: коры являются мощным и уникальным сорбционно-солевым барьером на пути миграции различных химических соединений в слабощелочных условиях выветривания и осадконакопления в каскадных геохимических ландшафтах: водоразделы — склоны — депрессии (в т.ч. и вади);f

. —гидрологическая: коры в известной мере накапливают и сохраняют в нижележащих толщах атмосферные осадки, поэтому их роль в перераспределении и сорбционной очистке природных вод в ландшафтах очень важна;

— экологическая (защитная): вещества кор активно поглощают различные экотоксиканты — тяжелые металлы, радионукг лиды, углеводороды и т.д., препятствуя их стремительной миграции не только в ландшафтах, но и в трофических цепях;

—экономическая: коры являются прекрасным строительным материалом. ' ■ >

5. Почвенный покров на плато Дофар отличается полигене-тичностью, комплексностью и сильной эродированностью.

6. Лимитирующими экологическими факторами являются: экстремально высокие температуры воздуха и почвы; очень низкий коэффициент увлажнения - менее 0,23; активная солнечная радиация и эрозионная деятельность; засоление почв и грунтов...).

7. Реакция среды в горизонтах AICi, у кор нарушенных слабощелочная (рНШ0 8,1-8,6) и незначительно подщелачивается в коровом горизонте CR^ у засоленных аналогов. Изучаемые почвы насыщены основаниями. Среди обменных катионов преобладают ионы Са2+. Доля ионов Na+ не превышает 5% емкости поглощения, т.е. почвы несолонцеватые.

! 8. Зональные аридные почвы плато Дофар Омана сильно обеднены доступным фосфором, его содержание в профиле не превышает 0,5 мг/ 100 г. Количество доступных форм микроэлементов — железа и меди — низкое, соответственно 2,8-3,2 и 0,28-0,7 мг / 100 г, достигая максимума в горизонте CRCa.

9. С помощью метода капиллярной газовой хроматографии изучен компонентный• состав эфирного' масла смолы Boswellia sacra. Среди терпеноидов преобладают монотерпеноиды, а в их составе а-пинен, лимонен, сабинен и р-цимен. В худших образцах содержание а-пинена уменьшается с 72-67 до 49%.

10. Охарактеризованы некоторые экологические функции органических веществ смолы ладанного дерева. Отмечено, в частности, что не только терпеноиды, но и полифенолы,

органические кислоты играют важную аллелопатическую, защитную и гормональную роль при функционировании растений Boswellia sacra в аридных ландшафтах Дофара. Именно эти особенности и позволяют ладанному дереву произрастать в экстремальных условиях опустыненных ландшафтов, когда все другие виды растений или погибают, или впадают в длительный анабиоз.

11. Сформулирована стратегия охраны ландшафтов провинции Дофар. Она включает ряд этапов планово-проектных работ: информационный, этап разработки природоохранных проблем, прогнозный и конструктивный.

Список работ автора, опубликованных но теме диссертации:

1. Аль-Аамри Мохсин, Карпухин А. И, Смирнов А.Н. Морфо-лого-экологическая характеристика, систематическое положение и практическое значение ладанного дерева (Boswellia Sacra Flueck) // Известия ТСХА. 2001. Вып. 1. С. 184-190.

2. Яшин И. М., Алъ-Аамри Мохсин. Особенности тропических аридных почв и ландшафтов провинции Дофар Омана // Известия ТСХА. 2001. Вып. 3. С. 77-93.

3. Яшин U.M., Аль-Аамри Мохсин. Биохимический состав и экологические функции веществ смолы Boswellia Sacra // Известия ТСХА. 2001. Вып. 4. С. 88-103.

4. Аль-Аамри Мохсин, Яшин И.М. Особенности опустынивания почв аридных тропиков провинции Дофар (южная часть Аравийского полуострова) // В Сб. "Деградация почвенного покрова и проблемы агроландшафтного земледелия". Тезисы 1-й Международной научной конференции, г. Ставрополь. 24-28 сентября 2001. С. 157-159.

5.ЯшинИ.М., ШишовЛ.Л., Алъ-Аамри Мохсин. Особенности генезиса и функции кор в ландшафтах средиземноморской зоны Африки и южной Аравии // В Сб. Проблемы почвоведения (к 75-летию Почвенного ин-та имени В.В. Докучаева) // М.: РАСХН, Почвенный институт имени В.В. Докучаев. 2002. С. 43.

6. М. Al-Ламри and P. Cookson. Apreliminary nutritational explanation for variation in resin qualty from wild frankincense (Boswellia sacra) trees in the Dhofar region of the sultanat of Oman//14th internation plant nutration colloquim, Hannover, Germay, July 26-30,2001, volume 92,p.328-329.