ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ, 2014, № 1, с. 75-84
= региональные географические проблемы =
УДК 911.2:574.9
механизмы устойчивости видового разнообразия травянистых растений дельты аму-дарьи в условиях изменяющегося гидрологического режима
© 2014 г. г.Ю. Трофимова
Учреждение Российской академии наук Институт водных проблем РАН Поступила в редакцию 02.12.2011
В статье представлены результаты исследования динамики структурных составляющих видового богатства травянистых растений дельты Аму-Дарьи - трав одно- и двулетних и трав многолетних -в условиях изменяющегося гидрологического режима 1947-1981 гг. Установлены механизмы конкуренции и сосуществования, обеспечившие постоянство разнообразия травянистых растений дельты, а также механизмы самоорганизации поддержания стабильности растительного покрова, действовавшие до начала Аральского кризиса.
Дельтовая равнина реки Аму-Дарьи до начала 1960-х гг. находилась в условно-естественном режиме существования. Ее обводнение было связано с естественными колебаниями гидрологического режима реки. Однако с середины 1950-х гг. в бассейне Аму-Дарьи началось масштабное преобразование природной среды. Для увеличения площадей орошаемых земель в верхнем и среднем течении реки Аму-Дарьи был построен Каракумский канал (1956 г.). Его протяженность к настоящему времени составляет 1.1 тыс. км, а величина расхода воды стала сравнима с аналогичными показателями других рек Центральной Азии. С 1958 г. начал действовать Вахшский магистральный канал, с 1962 г. - Аму-Бухарский канал, а с 1974 г. - Каршинский канал, по которому осуществляется переброска амударьинских вод в бассейн реки Кашкадарьи [1]. В бассейне реки Аму-Дарьи быстрыми темпами осуществлялось строительство коллекторно-дренажных сетей.
Для регулирования стока Аму-Дарьи были построены Тахиаташский (1974 г.) и Туямуюнский (1982 г.) гидроузлы и созданы 35 водохранилищ [2]. В результате быстрого роста безвозвратных изъятий стока в бассейне Аму-Дарьи его поступление в низовья существенно сократилось. По данным 1932-1960 гг. сток в створе у кишл. Са-манбай (Чатлы), расположенного в вершине дельты, составил в среднем 61% от притока из зоны формирования, а по данным 1961-1988 гг. - всего 28% [11].
Дельтовая равнина Аму-Дарьи относится к области древнего природного соленакопления. Ежегодные разливы речных вод, обычные ранее, на обширном равнинном пространстве в условиях жаркого пустынного климата при малом количестве осадков способствовали естественному увеличению запасов солей в почвогрунтах. Однако с уменьшением величины стока, поступающего в дельту Аму-Дарьи через створ Саманбай, существенно ухудшилось и качество речных вод. С начала 1960-х и до конца 1980-х гг. здесь наблюдалось устойчивое увеличение среднегодовых значений минерализации речных вод, максимальные значения которых были отмечены в 1980-х гг., а именно: в 1982 г. - 1.864 г/л; 1986 г. - 1.505 г/л; 1989 г. - 1.525 г/л [33].
В результате резкого сокращения поступления речного стока в дельту и повышения минерализации речных вод изменились влажность и солевой режим почв, произошла деформация и деградация растительности, возникли нарушения и в других составляющих экосистемы дельты Аму-Дарьи.
Цель данного исследования - выявить механизмы, обеспечившие сохранение структурно-функциональной организации видового богатства травянистых растений дельты Аму-Дарьи и стабильность структурных составляющих видового богатства в условиях быстропротекаю-щих кризисных явлений в дельте на протяжении 1944-1981 гг. до начала активной фазы Аральского кризиса.
В качестве ведущих экологических факторов рассматриваются водный фактор и засоление. Их действие проявлялось на территории так называемой современной или "живой" дельты Аму-Дарьи. Все используемые в данном исследовании литературные данные и данные из фондовых материалов относятся именно к этой части При-аральской дельты. Это позволяет нам считать, что "массив выявления данных по флоре ... сопоставим с масштабом, на котором проявляется действие факторов среды" [23]. Сама флора при этом рассматривается как система "исторически сложившейся, экологически обусловленной совокупности видов" [41].
Для изучения структуры флоры травянистых растений экосистемы дельты Аму-Дарьи был применен исследовательский принцип "чёрного ящика" [30]. Это означает, что наблюдается информация на входе экосистемы (средний сток и его минерализация) и информация на выходе (видовой состав травянистых растений дельты Аму-Дарьи). Задача наблюдателя сводится к нахождению связей структуры флоры и внешних экологических факторов. При таком подходе экосистема изучается "в полном смысле слова - как единое целое, внутренние взаимодействия при этом не нарушаются" [40].
Корректность полученных в данном исследовании результатов гарантирована существованием неизменного на протяжении 1944-1981 гг. структурного инварианта видового богатства травянистых растений дельты Аму-Дарьи [29-30, 34].
Материал и методы. Современная дельта Аму-Дарьи занимает лишь часть Приаральской дельты, которая, в свою очередь, также является частью аллювиальной равнины, сформированной в процессе многократных изменений направления русла реки [28]. Именно этой части дельты соответствует естественная гидрографическая сеть и природный режим. Как указывают М.М. Рогов и др. [28], современная дельта Аму-Дарьи начинается на юге у теснины Тахиаташ в районе нынешнего Тахиаташского гидроузла, а на севере граничит с южным берегом Аральского моря. На правобережье граница дельты проходит вдоль западной периферии орошаемого массива канала Кызкеткен к восточной оконечности останцовой возвышенности Кусканатау, а затем - на северо-восток к устью рукава Казах-Дарья. На левобережье граница дельты проходит вдоль правого берега магистрального ирригационного канала им. Ленина до Кунграда, далее - по каналу им. Орджоникидзе и выходит вдоль южного побережья оз. Судочье к чинку плато Устюрт. В описанных
границах площадь территории дельты Аму-Дарьи по состоянию на середину 1965 г. составляла около 9000 км2.
Схема территории дельты Аму-Дарьи по состоянию на 1944 г. приведена в работе В.Л. Шульца [39], по состоянию на 1965 г. - в работе М.М. Рогова и др. [28], карты территории дельты по состоянию на 1978 г. и 1988 г. приведены в работе В.И. Кравцовой и П.Р. Реймова [19].
На основе анализа гидрологических данных 1944-1989 гг. из открытых научных публикаций [12-14] по гидропостам, расположенным в низовьях Аму-Дарьи (кишл. Саманбай (Чатлы) и Кызылджар, аул Темирбай (Инженерузяк)), автором была выделена последовательность временных периодов (1944-1960, 1961-1970, 1971-1977, 1978-1981, 1982-1989 гг.) [32], которой соответствует убывающая последовательность средних значений речного стока, поступавшего в дельту через створ Саманбай (табл. 1).
Таблица 1. Динамика показателей среднего стока с 1944 по 1989 г.
№ п/п
Период (гг.)
Средний сток(км3/ год)
1944-1960 1961-1970 1971-1977 1978-1981 1982-1989
45.6 36.1 18.5 12.3 5.0
При выделении периодов учитывались как стабильность поступления водных масс в дельту и направленность тренда на протяжении всего периода, так и обобщенный анализ состояний почвенного и растительного покровов дельты по литературным источникам [3, 5-8, 10, 16,17, 22, 24, 26, 27, 31, 36, 43]. Таким образом, каждому временному периоду соответствовало определенное состояние экосистемы дельты Аму-Дарьи. Подробная характеристика каждого периода по гидрологическим и флористическим параметрам приведена в [32].
Каждый период был рассмотрен как зона нормальной жизнедеятельности (зона оптимума) для некоторого конечного набора видов трявяни-стых растений из 265 видов, зафиксированных в дельте Аму-Дарьи в рассматриваемый период. Флористический список был составлен на основе обработки данных из опубликованных геоботанических описаний Н.И. Акжигитовой А.А. Аши-ровой, А. Бахиева, О.Н. Бондаренко, К.Н. Бутова,
Р.С. Верник, Б. Жолыбекова, А.Д. Ли, З.А. Май-лун, В.У. Макарчук, Г. Мениахметова, И.Ф. Мо-мотова и М. Таджитдинова. Использовались также данные из геоботанических описаний, полученных в ходе полевых исследований, проводившихся в дельте Аму-Дарьи сотрудниками и аспирантами Лаборатории динамики наземных экосистем под влиянием водного фактора Института водных проблем РАН Н.М. Новиковой (1979 г. и 1985 г.), Ж.В. Кузьминой и С.Е. Трёш-киным (1985 г.) [43].
Основу флористического списка дельты Аму-Дарьи составляют травянистые растения (79%). Наиболее часто встречаемыми травянистыми растениями являются тростник обыкновенный (Phragmites australis); прибрежница солончаковая (Aeluropus littoralis); верблюжья колючка обыкновенная (Alhagipseudalhagi); карелиния каспийская (Karelinia caspia); солодка голая (Glycyrrhiza glabra L.) (табл. 2).
Структура флоры дельты Аму-Дарьи представлена травами одно- и двулетними (38%) и травами
многолетними (41%) в соответствии с упрощенной системой жизненных форм, которая наиболее часто используется при анализе растительного покрова Каракалпакии и низовьев Аму-Дарьи. Структурные составляющие видового богатства травянистых растений дельты Аму-Дарьи каждого периода связаны между собой формулой [34]:
тах(Н1, Н2) . 1 5
тт(Нь Н2)
где Н1 - число видов одно- и двулетних травянистых растений в периоде, а Н2 - число видов многолетних травянистых растений в этом же периоде.
Данная формула является структурным инвариантом видового богатства травянистых растений дельты Аму-Дарьи и не зависит от числа видов трав в экосистеме дельты разных периодов и тем более от обилия каждого вида. Из формулы следует, что в структуре видового состава травянистых растений разных периодов поочередно доминировали по числу видов разные составляю-
Таблица 2. Представленность флоры травянистых растений дельты Аму-Дарьи 1947-1989 гг. по степени приспособленности видов к существованию в условиях повышенной концентрации солей
№ п/п
Виды, наиболее часто встречаемые в дельте Аму-Дарьи
Частота
встреч вида, %
1. Травянистые галофиты
76
2. Солеустойчивые эфемеры и эфемероиды
3. Солеустойчивые и солевыносливые растени
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.