Экологическая роль водного режима в формировании почвенно-растительного покрова дельты Волги (стр. 1 )

На правах рукописи

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ водноГО РЕЖИМА В ФОРМИРОВАНИИ почвенно-РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА ДЕЛЬТЫ ВОЛГИ

Специальность 03.00.16 – экология

(биологические науки)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Астрахань – 2007

Работа выполнена в Астраханском государственном университете

Научный руководитель:	доктор биологических наук, доцент
Официальные оппоненты:	доктор сельскохозяйственных наук, профессор доктор биологических наук
Ведущая организация	Астраханский государственный технический университет

Защита диссертации состоится 23 мая 2007 года в 12 часов в аудитории № 000 на заседании диссертационного совета Д 212.009.02 при Астраханском государственном университете Астрахань, пл. Шаумяна 1.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Астраханского государственного университета.

Автореферат разослан «23» __апреля__ 2007 г.

Ученый секретарь

Диссертационного совета

кандидат биологических наук, доцент

Введение

Актуальность исследования

Как известно, с давних пор дельта Волги привлекала внимание ученых и исследователей. «Пойма реки Волга представляет большой научный интерес, поскольку, исследуя её развитие, режим, почвообразование, можно представить себе былой режим ныне остепененных древних великих аллювиальных равнин» (Ковда, 1947, с. 195).

Формирование растительного покрова находится в тесной взаимосвязи с природно-климатическими условиями и свойствами и режимами почвенного покрова. Территория дельты Волги характеризуется специфическим гидрологическим режимом и главной особенностью почвообразования является развитие поемных и аллювиальных процессов. Речь идет о влиянии на дельту потока половодья, затапливающего ее поверхность. Среднемноголетние длительность, частота и глубина затопления описываются понятием "поемность" (Байдин, 1959). В зависимости от гидрологии и степени проявления поемности конкретного участка дельты Волги повсеместно, особенно в последнее время, наблюдаются процессы остепнения или, напротив, переувлажнения луговых почв, развитие засоления или солонцовых процессов. В почвенном покрове дельты Волги наглядно проявляется взаимодействие процессов осадконакопления и почвообразования. Этим объясняются основные особенности формирования почв – прерывистость и стадийность (Ганжара, 2002). Прерывистость является результатом чередования периодов активного формирования почв и периодов погребения их мощным слоем свежего аллювия. После каждого погребения почвообразование в дельтах начинается с «нуля» - гидрогенного наноса. Стадийность почвообразования определяется формированием и развитием самой дельтовой поверхности. Продолжительность стадий зависит от устойчивости связи между рекой и дельтовой поверхностью, режима стока реки, возраста дельты и др.

Осаждающиеся частицы перекрывают песчаную или галечную поверхность, образуя слой пойменного наилка. На нем, кроме ивняка, поселяются многие виды травянистых растений. Темпы прироста в высоту изменяются экспоненциально: на самых первых стадиях развития ежегодно откладывается 5-20 см наилка, которые при уплотнении и высыхании превращаются в 1-8 см супеси или суглинка. По мере роста в высоту частота и длительность затопления становятся меньше, и уже через несколько десятков лет мощность наилка, не превышает 2-5 мм за одно половодье (Ковда, 1951).

Изменение гидрологического режима почвы незамедлительно сказывается на растительном покрове (Живогляд, 1999). Общеизвестно, что в дельте Волги водно-солевой экологический фактор является ведущим, определяющим состав и распространение растительных сообществ (Coleman, 1996; Ettema Christen, 2002), а солевое состояние почв и распределение солей по почвенному профилю полностью зависят от гидрологического режима конкретного участка (Живогляд, 1970b; Пилипенко, 1987; Панкова, 2002; Пилипенко и др., 2005). Взаимосвязь происходящих изменений почвенно-растительного покрова и гидрологического режима дельтовых территорий остается сложной многосторонней научной проблемой, требующей как регулярных натурных наблюдений, так и поиска фундаментальных закономерностей. Данная проблема приобрела в настоящее время не только теоретическое, но и практическое значение.

Осознание экологической роли гидрологического режима в формировании почвенного и растительного покрова и установление фундаментальных качественных и количественных оценок позволит оценить степень трансформации дельтовых экосистем под влиянием различных факторов (антропогенный пресс, глобальные природно-климатические изменения) и прогнозировать эволюционные изменения при варьировании этих факторов в различных комбинациях.

Цель исследования: Целью данной работы является оценка экологической роли гидрологического режима дельты Волги в формировании почвенно-растительного покрова.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

·  изучение α-разнообразия стационарных участков (видовой состав, экологические группы, жизненные формы растений) в течение вегетационного периода в годы с различными гидрологическими характеристиками;

·  составление систематического и биоморфологического спектра растительности стационарных участков;

·  изучение почвенного покрова выбранных объектов и определение ряда основных свойств почв (гранулометрического состава, гигроскопической влажности, плотного остатка, электропроводности и удельного электрического сопротивления (УЭС)).

Научная новизна

Впервые проведена оценка экологической роли гидрологического режима на основе комплексного изучения почвенного и растительного покрова на участках дельты Волги, резко различных по гидрологическому режиму и степени проявления поемности. Впервые выявлены количественные закономерности изменений в структуре и составе растительных ассоциаций в зависимости от гидрологических характеристик. Впервые показано, что структура и состав растительных ассоциаций меняется в зависимости от гидрологии и паводкового режима конкретной территории, что является основой для экологической оценки и прогноза биоразнообразия региона.

Положения, выносимые на защиту:

1.  Проявление зависимости структуры почвенного и растительного покрова от паводкового режима и степени проявления поемности на конкретной территории.

2.  Ежегодные изменения гидрологических характеристик в дельте Волги вызывают направленную динамику в видовом составе растительных сообществ.

3.  Водно-солевой режим почв находится в непосредственной зависимости от гидрологического режима территории и является определяющим в формировании структуры и состава растительных ассоциаций.

4.  Гидрологический режим является одним из важнейших экологических факторов в развитии и функционировании дельтовых экосистем.

Практическая значимость. Проведенные исследования позволили оценить экологическую роль гидрологического режима в формировании почвенно-растительного покрова дельты Волги. Результаты работы могут быть использованы при оценке современного состояния почвенно-растительного покрова дельты Волги, прогнозировании его эволюционных изменений, целесообразности проведении агротехнических и мелиоративных мероприятий на территориях с различным гидрологическим режимом.

Личный вклад автора. Диссертационная работа основана на свежем экспериментальном полевом и лабораторном материале и анализе литературных данных. Все полевые исследования проведены при непосредственном участии автора. Лабораторные исследования свойств почв, анализ, обработка и интерпретация результатов сделаны непосредственно автором в лаборатории мониторинга почвенно-растительного покрова Астраханского государственного университета.

Апробация работы. Основные результаты диссертационного исследования доложены и обсуждены на международных и российских научных конференциях: Российская студенческая конференция «Актуальные проблемы современной биологии» (Астрахань, 2005); IX Международная Пущинская школа-конференция молодых ученых «БИОЛОГИЯ – НАУКА XXI ВЕКА» (Пущино, 2005); III Международная заочная научная конференция «Проблемы сохранения и рационального использования биоразнообразия Прикаспия и сопредельных регионов» (Элиста, 2005); VIII Международная научная конференция «Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря» (Астрахань, 2005); Итоговая международная научно-практическая конференция «Наука: теория и практика» (Прага – Днепропетровск – Белгород, 2005); Всероссийская научная конференция IX Докучаевские молодёжные чтения «Почвы России. Проблемы и решения» (Санкт-Петербург, 2006); X Пущинская школа-конференция молодых ученых «БИОЛОГИЯ – НАУКА XXI ВЕКА», посвященная 50-летию Пущинского научного центра РАН (Пущино, 2006); IX Международная научная конференция «Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря» (Астрахань, 2006); Всероссийская конференция молодых ученых «Экология в современном мире: взгляд научной молодежи» (Улан-Удэ, 2007).

Публикации. По теме исследования опубликовано 17 работ.

Структура работы. Диссертационная работа изложена на 117 страницах и состоит из введения, шести глав, заключения, выводов и списка литературы из 203 наименований (180 российских и 23 зарубежных авторов). Работа иллюстрирована 11 рисунками и 16 таблицами.

Глава 1

Эдафо-климатические условия дельты реки Волги

Дельта Волги расположена на юге-востоке Восточно-Европейской равнины в пределах северо-западной части Прикаспийской низменности, на юге и юго-востоке Астраханской области, в умеренных широтах, в зоне пустынь и полупустынь.

Дельта, начинаясь в верховьях реки Бузан, тянется до взморья на протяжении около 120 км. Надводная часть дельты Волги занимает площадь более 10000 км2 и представляет собой равнину с чрезвычайно развитой гидрографической сетью русловых водоемов и множеством равнинных островов различной площади. Протяженность морского края дельты около 200 км. К югу от него простирается обширное мелководное взморье – авандельта, где в результате накопления речных и морских наносов идет образование островов, рельефа будущей надводной части дельты (Русаков, 1996).