ОБЛАСТЬ СТЕПЕЙ И ПОЛУПУСТЫНЬ КАЗАХСТАНА

Интенсивное заселение территории северного Казахстана началось лишь в последние десятилетия. Одновременно были начаты и ее экологи­ческие исследования. Организован ряд стационаров, однако данными их наблюдений мы еще не располагаем.

Обширную область, образующую переход от сибирских лесов на севе­ре к среднеазиатским пустыням на юге, поделим для удобства описания на северную и южную половины. Первая охватывает территорию между 55 и 50° с. ш. и простирается от Урала до предгорьев Алтая. Здесь выде­ляются три подзоны ^{[91] [92].}

Лесостепная зона

. В узкой полосе, протягивающейся южнее 55° с. ш., условия среды благоприятствуют росту деревьев. Годовая сумма осадков около 300— 325 мл', средняя температура июля +19°, января —19,5°. Почвы — выщелоченный чернозем.

Леса занимают здесь 20—30 % (до 50 %) площади и приурочены к пло­ским водоразделам или низинам. Они состоят из Betula verrucosa и Populus tremulcr, высота деревьев 12—15 ж, сомкнутость крон 0,6—0,7. В ярусе кустарников встречаются Salix cinerea, S. Iivida, S. xerophila, Prunus padus, Viburnum opulus, Rhamnus frangula. Кустарник у опушки леса представлен Rosa cinnamomea, R. acicularis, Spiraea hypericijolia, S. crena- ta и реже Prunus fruticosus. В ярусе травянистых растений распространены Brachypodium pinnatum, Calamagrbstis Ianceolata, Rubus saxatilis. Степи образуют Stipa pennata, S. rubens, Festuca sulcata, Koeleria gracilis. C ними произрастают Poa angustifolia, Helictotrichon schellianum, Agropyrum repens, Bromus inermis, Calamagrostis epigeios, а из разнотравья Filipendula hexapetala, Fragaria viridis, Phlomis tuberosa, Onobrychis Sibirica и др.

2. Южная лесостепь простирается до 54° с. ш.; годовая сумма осадков уменьшается здесь до 280—325 мм. Леса с древостоем высотой всего· 6—8 м занимают только 10—20% территории и растут лишь в понижениях рельефа.

В степях 90—95% всех видов составляют виды разнотравья. К пере­численным выше видам присоединяются Phleum phleoides, Lathyrus tube- гOsus и виды Peucedanum.

Степпая зона

Здесь мезофильные виды разнотравья отсутствуют; в качестве новых элементов появляются Pulsatilla patens и Artemisia sericea. Почвы в север­ной части — южный чернозем, в южной — каштановые. Количество· осадков сокращается в пределах этой зоны с 250—300 мм до 200—250 мм в год. На климадиаграммах, помимо сухого времени года, уже четко выде­ляется период засухи. Доминируют: Stipa rubens, S. capillata·, кроме того, распространены S. Iessingiana, Festuca sulcata, Koeleria gracilis. Количество разнотравья в южном направлении уменьшается. Встречаются виды Tulipa и Ornithogalum, а также Salvia stepposa, виды Pyrethrum, Linosyris и др.; на юге нередко можно заметить Caragana pumila. Обычны засолен­ные почвы. На песчаных почвах распространены леса, образованные Pinus silvestris, Equisetum hiemale, Galium boreale, Ramischia (Pirola) Secunda_r Chimaphila (Pirola) umbellata, Monotropa hypopitys и большим количеством Cladonia.

На более высоких поднятиях, где сумма осадков увеличивается до 300 мм, снова развита лесостепь с березово-осиновыми лесами.

Зона полупустынь

Это область с сухим климатом. Осадки не достигают и 200 мм’, засуха^[93] продолжается все лето; средняя температура июля 22 , января —17°. В северном Казахстане полупустыня занимает небольшую территорию- лишь на крайнем юге. Здесь распространены комплексы растительности с видами Artemisia, а на засоленных почвах в низинах — с Lasiagrostis

Рис. 144. Lasiagrostis (Stipa) splendens на глинистой почве в районе озера Зайсан (фото Келлера),

splendens (рис. 144), Aneurolepidiuni, Psathyrostachys Halimodendron, Ni- traria, Halocnemum, Kalidium. Эта растительность полупустыни особенно характерна для южной половины Казахстана.

Своеобразен характер расселения степного злака Stipa Iessingiana. В зоне сухих степей северного Казахстана этот вид часто встречается на черноземе и бурых почвах, в более влажной северной части ареала он распространен только на маломощных карбонатных почвах, развитых на известняках. По мере увеличения сухости S. Iessingiana начинает отда­вать предпочтение песчаным или каменистым почвам, а в пустыне он растет лишь во влажных низинах. Эти примеры еще раз подтверждают правильность закона относительного постоянства местообитаний и смены биотопов (ср. т. I, стр. 22 и 317).

В Казахстане ковыль обычно вырастает до 70 см в высоту, однако в сухие годы поднимается над землей едва ли на 40 см. Зона кущения рас­полагается в почве на глубине 3—4 см. Весной, в середине или в конце апреля, в дерновинах возникают новые побеги; колошение происходит в начале мая, а цветение начинается в первых числах июля. В конце июня почва становится сухой, листья отмирают и растение впадает в состо- ние покоя, которое длится до 1,5 месяца. В конце августа образуются осенние листья. Таким образом, вегетационный период продолжается около 4 месяцев (ср. стр. 117—119).

Выше (см. стр. 140) мы рассмотрели растительные комплексы полу­пустынь, типичные для северной части Прикаспийской низменности. Позна­комимся теперь с растительностью, расположенной несколько южнее обла­сти песчаных пустынь, непосредственно граничащей с Казахстаном и слу­жащей переходной зоной к пустыням Средней Азии. Этому району посвя­щена капитальная монография Якубова ^х.

¹T. Ф. Якубов, Песчаные пустыни и полупустыни Прикаспийской низмен­ности. M., 1955; Б. А. Келлер (см. примечание на стр. 141).

Прикаспийскую низменность ограничивают: на севере уступ Общего Сырта, на западе — излучина Волги и возвышенность Ергени; на востоке граница размыта. Территорию Прикаспия пересекают реки Волга и Урал; реки Малый и Большой Узень моря не достигают, а теряются в песках и засоленных блюдцах.

Вся эта область неоднократно подвергалась трансгрессии Каспийского моря; воды его трижды заливали Прикаспийскую низменность. Периоди­чески здесь возникали пресноводные озера. Позднее, когда море отсту­пило, огромные площади низменности оказались покрыты песками аллю­виального происхождения. Судя по минеральному составу песков, пески были принесены речными потоками с Русской равнины и Уральских гор. В настоящее время пески занимают площадь около 5 млн. га. Климат на севере низменности полупустынный, годовое количество осадков не пре­вышает 200—280 .о, причем в отдельные годы их сумма едва достигает 120—150 мм', испаряемость равна 1200 мм. На юге провинции уже рас­полагается настоящая пустыня. Она полукругом охватывает Каспийское море и получает в среднем только 140—215 мм осадков в год (минималь­но 85 мм), тогда как испаряемость увеличивается до 1400 мм и лишь непосредственно у побережья сокращается до 900—1000 мм (см. рис. 149-151).

Внутригодовое распределение осадков имеет два минимума (февраль— март и август) и два максимума (июнь и сентябрь, иногда ноябрь — де­кабрь). Около 60—80% осадков выпадает летом; тем не менее из-за высо­кой температуры (в июле 25—26°, абсолютный максимум 40—41°) лето здесь очень сухое. Относительная влажность воздуха в летние месяцы часто равна лишь 30%, но возможно и 11%. Температура на поверхности почвы достигает 78°. Зима холодная (средняя температура января от —8 до —9°, абсолютный минимум —40°). Из-за малой толщины снежного покрова почва промерзает на глубину до 1 м. Наиболее сильно почва бывает увлажнена весной, особенно если в предшествующую зиму выпало много снега. Деятельность ветра выражена чрезвычайно сильно. Преобла­дают восточные и юго-восточные ветры, но летом часто дуют также запад­ные и северо-западные. Восточные ветры летом обусловливают развитие пыльных бурь, при которых скорость ветра составляет более 15 м/сек', взвихреваемая ветром горячая пыль нагревает воздух до 40°.

По характеру эолового рельефа песчаные площади Северного При­каспия можно подразделить на:

1) ровные песчаные поверхности (ашики);

2) полого бугристые пески с буграми высотой до 2—3 м, редко 5 м\

3) бугристые пески с буграми высотой 6—8 м, реже 10—15 м, между которыми заключены котловины различной формы и размеров.

Почти полностью лишены растительности грядово-барханные пески.

Рис. 145. Схема образования песчаной дюны у препятствия (возвышенность), ча­сто перекрываемого лишь тонким слоем песка (пунктир).

Барханы обычно располагаются рядами под углом к господствующим ветрам, причем их наветренный склон пологий (13—15°), а подветрен­ный — крутой (30—33°). Грядово-барханные пески образуются там, где рельеф местности до накопления

песка был всхолмлен. Песок пере- _ ___

крывает эти неровности часто лишь слоем толщиной несколько мет­ров (рис. 145). Максимальная мощность эоловых песков, по-видимому, не превышает 7-8 м.

Первоначально все пески, ве­роятно, были закреплены расти­тельностью, но со временем по­

стоянно возраставший выпас скота и попытки использовать песчаные почвы под пашню привели к разрушению растительного покрова и спо* собствовали развеванию песка.

На карте, составленной в 1840 г., отмечено лишь несколько районов распространения сыпучих подвижных песков, но уже в 1864 г. они зани­мали большую площадь. Между песками распространены обширные участ­ки тяжелых, обычно засоленных почв; в ряде мест на них образовались соленые озера. Соль в этих озерах имеет различное происхождение. Она образовалась частью за счет выветривания морских осадочных пород_г слагающих значительные площади в пределах Прикаспийской низменно­сти, частью за счет эродирования соленосных пластов; некоторое коли­чество солей привносят в озера также мелкие водотоки, питающиеся источниками из пермских и юрских отложений, которые слагают возвы­шенность Общий Сырт.

Поскольку рельеф Прикаспийской низменности очень ровный, постоян­ный горизонт грунтовых вод залегает на сравнительно небольшой глу­бине. Эта вода в общем заметно минерализована. Кроме того, в пределах распространения песков в различного рода депрессиях грунт нередко содержит в себе слои пресной воды (рис. 146), см. след. стр.). Оголен­ные песчаные дюны служат хорошими аккумуляторами влаги, так как дождевая вода легко просачивается вглубь, за исключением лишь неболь­шого количества, задерживаемого верхними слоями. Толща песка пред­охраняет воду от быстрого испарения. В межбарханных понижениях нередко образуются даже небольшие пресноводные озера, вокруг кото­рых, подобно тому, как это наблюдается в ложбинах, пересекающих пески,, растут Populus hybrida, P. alba, Elaeagnus angustifolia, Salix caspica, S. Tosmarinifolia, реже Alnus glutinosa с подлеском, характерным для пой­менных лесов. Правда, в большинстве случаев древесные виды представ­лены только Calligonum aphyllum и видами Tamarix, в юго-восточной части низменности — древовидным эндемиком Halimodendron (Astragalus) атто- dendron. Атмосферные осадки, просачиваясь в песок, часто накапливаются на небольшой глубине в виде линз, плавающих на минерализованных грунтовых водах (верховодка) (рис. 147). Все колодцы заложены обычно· до глубины залегания пресной верховодки. Уровень грунтовых вод резко колеблется в зависимости от количества осадков, выпавших в том или ином году. Летом уровень снижается, в годы, особенно бедные осадками, колодцы иногда полностью высыхают.

Рис. 146. Грунтовые воды в песчаном районе Прикаспийской низменности (по Яку­бову).

Пресная вода накапливается под барханом в слое плотного песка, подстилаемом слоем суглинка, ниже которого находится горизонт соленой воды. Растительность встречается в местах выхода прес­ных вод на поверхность. Обычно это наблюдается в днищах часто высыхающих соленых озер.

Наиболее обводнены толщи песка, совершенно лишенные с поверхно­сти растительности. По мере зарастания песков все большая часть филь­трующихся в грунт осадков начинает расходоваться растениями на транс­пирацию, что наглядно иллюстрирует рис. 148. Если в закрепленных

Рис. 147. Схема условий залегания грунтовых вод на, участке между Каспий­ским морем и заливом Кара-Богаз-Гол (по Еловской).

В песках пресная вода залегает в виде линз непосредственно на поверхности минерали­зованных грунтовых вод. Цифры означают удельный вес подземных вод, вскрытых скважи­нами; самым высоким удельным весом обладает вода в заливе (1,160). Его уровень лежит ниже зеркала Каспийского моря, вследствие чего наблюдается постоянный ток воды из

моря в залив.

растительностью песках содержание воды до глубины 4 м лишь несколько превышает влажность завядания, то в песках, лишенных растительного покрова, оно составляет уже 7—9%, а на глубине 4,8 м увеличивается до 25%, что говорит о полном насыщении почвы влагой. Вот почему при облесении песчаных пространств необходимо учитывать большой объем влаги, потребляемой растениями. Насаждения Populus nigra или Salix acuminata хорошо развиваются только в первые годы жизни, пока запасы влаги в почве достаточны; но со временем этот резерв иссякает, ибо транс­пирация растений начинает превышать годовую сумму осадков. Табл. 36 иллюстрирует увеличивающееся иссушение почвы.

Рис. 148. Влажность голых и заросших песков (по Якубову).

На оси ординат — глубина взятия проб. Вследствие большого расхода воды на транспирацию запас влаги в заросших песках на всех глубинах ниже.

Согласно данным таблицы, в течение 4 лет содержание воды в глубо­ких горизонтах почвы осенью все более сокращалось: на глубине 1,5 м — с 7,6 до 2,7%, на глубине 2 ж — с 8,9 до 2,9%. Одновременно понизился уровень грунтовых вод с 2,9 м в 1914 г. до 3,4 м в 1918 г.; количество Таблица 36

Содержание воды в песчаной почве под насаждением Populus nigra·

(в % сухого веса) (по Томашевскому)

растворенных солей увеличилось с 2,6 г/л (1914 г.) до 5,3 г/л (1918 г.). Ясно, что сплошное облесение песчаных почв в столь аридных условиях невозможно; в лучшем случае допустима посадка узких ветрозащитных полос.

Неудивительно поэтому, что лесов здесь нет; растительный покров- имеет типичный полупустынный облик — господство видов Artemisia. На песчаных почвах доминирует Artemisia maritima ssp. incana, к которой в ряде мест примешиваются злаки Agropyrum sibiricum, A. ramosum,- A. cristatum, Festuca sulcata (beckeri), Koeleria glauca и др. Весной появ­ляются многочисленные виды эфемеров. Такое сообщество можно рассмат­ривать как зональную растительность. Его водный баланс по отношению к количеству влаги, поступившему в почву с осадками, уравновешен. Там, где растительный покров разрушается, песок обретает подвижность. Интенсивность развевания зависит от расчлененности рельефа. Особенна энергично сдувается песок с крутых склонов, расположенных поперек господствующих ветров. Переносимый ветром песок отлагается на защи­щенных от ветра участках, где погребает под собой все живое. Места погибших растений занимает Aristida pennata, которая обладает свойством снова и снова отрастать из-под засыпавшего ее слоя песка. Только там, где масса постоянно выдуваемого песка очень велика, образуются лишен­ные растительности подвижные барханные пески, обычно отделенные от развеваемого ветром участка склона полосой Aristida. Чем мощнее эро­дируемый ветром слой песка, тем выше становятся барханы. Они могут достичь высоты 20 ж, но в конце концов сливаются в барханные гряды большой протяженности.

Различают несколько стадий формирования подвижных песков: рас­смотрим их на примере бурых супесчаных почв. В разрезе под 15-санти­метровым слоем рыхлого песка с тонкой поверхностной корочкой зале­гает желтовато-бурый пласт более плотного песка толщиной 20—25 см? его подстилает также песчаный слой, но прочно сцементированный CaGO₃.

Стадия I. Пасущийся скот разрушает поверхностную корку, и песок верхнего слоя развевается. При этом происходит сортировка материала: пылеватые частицы почвы ветер относит на то или иное рас­стояние от очагов развевания; более крупные фракции обычно остаются на месте. Остальная часть выдутой массы сползает или скачкообразна передвигается ветром; незначительные неровности рельефа или кусты задерживают эту массу, так что позади них образуются небольшие вытя­нутые по направлению ветра песчаные косы (первичные дюны). Наконец, обнажается следующий слой песка, более устойчивый к выдуванию. Злаки Agropyrum, Eragrostis minor, корни которых при этом обнажились, поги­бают; высыхают также Artemisia maritima л Kochia prostrata. На невысоких первичных дюнах поселяются Artemisia scoparia, Salsola Ceratocarpus_r Corispermum, Alhagi. Если выпас скота прекратить, то через 3—5 лет расти­тельный покров сомкнется и возникший благодаря навеванию и развева­нию песка эоловый рельеф приобретет более мягкие очертания.

Стадия II. Если выпас скота продолжается, то поверхность дефля­ции увеличивается. Ветер разрыхляет и выдувает второй слой песка, пока наконец не обнаружится третий прочно сцементированный карбонатами горизонт почвы. Развевание принимает крупные масштабы. В западинах и понижениях усиливаются турбулентные движения. В этих условиях разрушением захватывается и рыхлая песчаная коренная порода. Возни­кают ландшафты выдутых котловин и навеянных дюн-бугров. В первых сохраняются устойчивые к выдуванию псаммофиты, на вторых поселяются

виды, которые без ущерба для себя переносят засыпание песком. Если процессы развевания проявляются особенно резко, то образуются голые подвижные барханные пески. Ветер переносит песчаные зерна вверх по наветренному склону до гребня барханной гряды, откуда они скаты­ваются по крутому подветренному склону. Так постепенно вовлекается в движение вся гряда, погребающая под собой любое препятствие, встре­чающееся на ее пути.

Поступление песка прекратится, как только будет достигнут базис дефляции — песчаный горизонт, увлажненный благодаря капиллярному подъему грунтовых вод к поверхности, —или будет вскрыт тяжелый глини­стый слой, не развеваемый ветром. В этом случае на перевеянном песке рано или поздно снова образуется сомкнутый растительный покров. Про­цессы естественного зарастания песков протекают стадийно.

В качестве первого растения-пионера на подвижных песках Прикас­пийской низменности поселяется Elymus giganteus в сочетании с Agrio- phyllum arenarium (маревые). Затем появляются Salsola ruthenica, S. kali, Corispermum aralo-caspicum. Все эти виды развивают мощную корневую систему, простирающуюся в сторону на 5—7 л, а в глубину — только на 1 ж. В понижениях между грядами закрепляются одиночные экзем­пляры Heliotropium micranthum, Tournefortia Sibirica (бурачниковые), Chondrilla ambigua, Aristida pennata, Linaria odorata, Melilotus polonicus, Artemisia scoparia и др. По окраинам барханных гряд можно встретить отдельные кусты Calligonum и Tamarix.

Благодаря растительности пески уплотняются: в их верхнем гори­зонте накапливаются органические вещества; содержание воды в почве вследствие того, что растения интенсивно транспирируют, уменьшается. Начинается разрастание Artemisia arenaria, пионерные же виды сохра­няются лишь на гребнях барханов. Вскоре поселяются представители зональной растительности: Artemisia maritima, Agropyrum sibiricum, Ephe­dra, Bromus tectorum, Poa bulbosa. В ряде мест образуется моховой покров из Tortula desertorum. Эта стадия зарастания уже служит переходной к исходному состоянию. В травостое все более доминирует Artemisia ma­ritima, проникает Agropyrum desertorum, увеличивается количество эфе­меров, присоединяется Eragrostis minor. Мхи (Tortula с Bryum caespito- sum), цементируя песок, образуют корку. В процессе зарастания рельеф песков во все большей степени выполаживается. В конце концов повы­шения уже не превышают 0,5 м в высоту.

Так протекает сукцессия в зоне пустынь. В зоне полупустынь ход аналогичен. В качестве растений-пионеров мы находим здесь наряду с Elymus также Carex colchica или Calamagrostis epigeios и Glycyrrhiza glabra. На периферии барханов, в котловинах с пресной верховодкой, вырастают Populus и Elaeagnus. В другом же случае наблюдается переход­ная стадия с Artemisia arenaria, а затем — несколько более богатое видами сообщество Artemisia maritima с Euphorbia seguieriana, Jurinea polyclonos, Achillea gerberi, Centaurea arenaria и др. На слаборазвитых дюнах вторич­ное зарастание протекает соответственно быстрее.

Там, где навеянный песок покрывает влажную, засоленную глини­стую почву, поселяются солеустойчивые галофиты. Песок засыпает их снова и снова, но верхушки побегов спустя некоторое время вновь выхо­дят на поверхность, так что в конечном итоге все кусты, которые прежде росли на глинистой поверхности, оказываются на вершине «своей» дюны. Это виды Tamarix, Nitraria schoberi я Halocnemum Strobilaceum. Промежутки между дюнами заселяют мелкие галофиты и эфемеры. При дальнейшем навевании песка обеспеченность кустов водой ухудшается, и их место занимают маревые, такие, как Kalidium, Atriplex, Anabasis aphylla, Alhagi, Corispermum и Peganum Jiarmala (парнолистниковые).