Доктор биологических наук Евгений ШЕИН, факультет почвоведения Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова; доктора биологических наук Анна ФЕДОТОВА, Людмила ЯКОВЛЕВА, Астраханский государственный университет; доктор биологических наук Владимир ПИЛИПЕНКО, директор Инновационного естественного института Астраханского государственного университета

Когда разговор заходит о городе Астрахани, расположенном в верхней части Волжской дельты, большинство из нас невольно вспоминают: рыба, помидоры, арбузы - вот чем прежде всего знамениты эти места. Но мало кто знает о сложных природных взаимосвязях, обеспечивающих биоразнообразие этого края, и о важной роли почвы в жизни обитающих здесь растений и животных.

В настоящее время дельта Волги искусственно разделена возведенной в 1978 г. дамбой на две большие части. Восточная, называемая рыбоводной, во время половодья полностью заливается и тогда на просторных ее лугах идет икрометание, появляется молодь, уплывающая затем в Каспийское море. Западную, сельскохозяйственную, часть пересекают несколько небольших оросительных систем, с помощью которых выращивают знаменитые астраханские арбузы и помидоры. Это происходит в полупустыне, под палящим солнцем, когда за все лето и

Карта Астраханской области России: 1 - отмели, 2 - наводная растительность, 3 - водная растительность, 4 - границы основных систем дельтовых потоков, 5 - морской край дельты при максимальном поднятии моря в XVIII в., 6 - морской край дельты в 1817 г., 7 - морской край дельты в 1873 г., 8 - номера и границы районов отмелой зоны взморья Волги, 9 - изолинии глубин.

осадков-то почти нет, а верхний слой почвы прогревается до 50 - 60°C! Без воды уцелеть здесь было бы невозможно, а снабжающая ею великая река приносит с северных территорий еще и множество частичек почвы, по сути определяя пульс жизни территории.

ПУЛЬС ПОЙМЕННЫХ ЭКОСИСТЕМ

Уникально геологическое строение Астраханской поймы, сформировавшейся на хвалынских глинах - отложениях Каспийского моря (на древнерусском языке называвшегося Хвалынским), как правило, засоленных. На таких породах развиваются почвы, тоже содержащие много растворимых солей по всему профилю. Ну а максимальное их количество мы находим в солончаках, обладающих очень низким плодородием и способных вскормить лишь специфическую растительность - так называемые галофиты. Если взглянуть на вертикальный срез подобной почвы (или ее профиль), то до глубины 1 - 1,2 м можно увидеть белые, порой ярко блестящие на солнце скопления кристаллов. Они заметны и непосредственно на поверхности.

Когда пресная волжская вода покрывает пойменные пространства, часть солей выносится в нижние горизонты почвы, освобождая сверху несколько десятков сантиметров. И тогда здесь активизируется луговая растительность. Но затем растворы губительных для нее веществ вновь поднимаются в поверхностные слои по капиллярам, и приоритет получают галофиты. Так из года в год живут экосистемы рыбоводной части Астраханской дельты.

Уровни половодий и их длительность непосредственно зависят от стока великой реки и уровня Каспийского моря. В период интенсивного поднятия последнего время весенне-летних разливов растягивается, вода стоит выше, отчего начинается перераспределение легкорастворимых солей практически на всей территории Астраханской области. Так, в низких, подолгу затапливаемых местах дельты, являющихся уникальными природными нерестилищами, наиболее токсичные ионы вымываются из почвенного профиля, относительно растет лишь содержание менее опасного сульфат-иона. Соответственно меняется и структура растительного покрова. В почвах возвышенностей, напротив, мы наблюдаем накопление всех ионов за исключением гидрокарбоната. Правда, скудные, низкие половодья 2002 и 2006 гг. отчасти нивелировали указанные различия, создав условия для повсеместного засоления.

Организмам нелегко приспособиться к ритму жизни почвы, сложившемуся в этой части дельты, - вот почему здешний биоценоз очень своеобразен. И, заметим, его обитатели - многочисленные рыбы - могут производить потомство лишь в таких, поистине уникальных условиях. В чем же специфичность описываемых нами мест для их икрометания и нагула?

Дело в том, что в травянистых ценозах Волжской дельты формируется значительная часть первичной продукции водоемов, составляющей основу пищевой цепи ихтиофауны региона. Но свыше 35 лет растительный покров Волго-Ахтубинской поймы и дельты реки, служащий нерестовым субстратом, существует и развивается в условиях искусственного регулирования стока. Проведенные нами исследования позволяют утверждать: структура и состав данных растительных сообществ направленно меняются. Например, вблизи протоки Сумница Широкая хорошо знакомый местным жителям типичный галофит солерос европейский в 1990 г. встречался в 14 геоботанических описаниях, а в 2001-м - лишь в одном. Ныне значительно сократилась численность видов терофитов (однолетних трав, перемогающих неблагоприятное время года в виде семян) - с 17 до 6, уже в 2001 г. мы ни разу не встретили прибрежницу колючую (семейство злаков). Доля же гемикриптофитов и геофитов*, напротив, возросла с 11 до 41 и с 15 до 33% соответственно. Появились такие влаголюбивые виды, как чистец болотный, камыш озерный, ситняг болотный, рогоз узколистный. Что же стало причиной? Не что иное, как трансформация водно-солевого режима почв.

КОГДА СТОИТ ВЫСОКАЯ ВОДА

В низовьях Волги амплитуда колебаний уровня воды от межени до паводка составляет 5 м. Причем ее весенний разлив не спадает на протяжении 3 месяцев. Кругом, насколько хватает взгляда, - покрытые водой луга, лишь выглядывают отдельные травянистые растения, слегка подрагивая в движущихся струях или от прикосновения больших рыбин. В здешних местах практикуется специфическая "рыбная ловля": охотник с гарпуном, стоя на островке, высматривает колышущийся рогоз. По "волнению" травинки определяет место, где мечет икру волжский сазан. Чтобы судить о размерах этой рыбины, представьте: ей трудновато бывает уместиться в метровом (!) слое воды, так что нередко видны спинные плавники. Человек, крадучись, идет к цели, а его предполагаемая жертва, осторожная даже в период брачных игр, уплывает. Однако предательские стебельки на ее пути покачиваются, и дело часто заканчивается удачей, если преследователь обладает достаточной сноровкой.

Весной и в начале лета на огромном пространстве между Волгой и Каспием, именуемом дельтой, в основном царствуют два цвета: голубой - на глади бесчисленных проток и тускло-зеленый - на окружающих их зарослях тростника, рогоза и ивняка. Здесь в зависимости от уровня воды в реке и море определенная территория может быть либо затоплена, либо осушена. А в низовьях Волги, царстве тростника,

* Гемикриптофиты - жизненная форма растений, у которых почки возобновления в неблагоприятный для вегетации период года сохраняются на уровне почвы (иногда чуть выше) и защищены чешуями, опавшими листьями и снежным покровом. В их числе, например, виды лютика, одуванчик, живучка ползучая и др. Геофиты же скрывают почки возобновления в почве. Среди них лук, тюльпан, ландыш, многие злаки и осоки. Такая жизненная форма преобладает в засушливых степях (прим. ред.).

нельзя понять, растет ли он на твердой почве, где можно пройти пешком, или в протоке с илистым дном, - тут уже рискуешь провалиться в жирный черный нанос. Скажем, вы находитесь в точке, где на карте обозначена суша, однако в действительности приходится плыть, прокладывая путь между трехметровыми стеблями.

Из сказанного понятно: зарегулирование стока великой реки неоднозначно сказалось на всей экосистеме Нижней Волги. Трансгрессии Каспийского моря лишь усугубили наметившиеся трансформации. И в 1990-е годы территория нерестилищ интенсивно зарастала жесткой растительностью, освоившей до 70% отдельных массивов. Вольготнее всего почувствовал себя тростник, в то время как в верхней зоне дельты всегда преобладала мягкая луговая растительность. Но, как говорится, нет худа без добра: сложившиеся условия благоприятствуют размножению карася, своеобразного лидера в группе молоди мелких пресноводных рыб. Оказывается, он прекрасно чувствует себя в непроходимых зарослях.

В период, когда все пространство покрыто водой, на поверхности остаются лишь дороги да отдельные высокие холмы, подобные островам над заливными лугами. Это уникальные природные образования прикаспийской территории, так называемые бугры Бэра, ибо впервые их описал иностранный почетный член Петербургской АН с 1830 г. Карл Бэр. Происхождение данных форм рельефа дискуссионно. Но прежде чем обратиться к предлагаемым гипотезам, вспомним о выдающемся ученом XIX в., чье имя они носят.

БУГРЫ БЭРА

Бэр вывел фундаментальные законы в таких разных областях естествознания, как геоморфология и антропология. Большинство биологов считает его основателем современной эмбриологии - ведь он показал, что все животные, высшие и низшие, проходят в своем эмбриональном развитии похожие стадии. Практически во всех учебниках географии, геоморфологии можно встретить закон Бэра, в ходе экспедиций на юге России заметившего интересную закономерность: правый берег реки, текущей с севера на юг, обычно высокий и крутой в отличие от низкого левого. Ученый понял причину этого явления: вследствие вращения земного шара водный поток под действием инерционных сил подмывает правый берег. За геологическое время (т.е. за тысячи и миллионы лет) у рек, ориентированных меридионально - Волги, Днепра, Дона, Оби, Иртыша и Лены, сформировались такие асимметричные долины; то же самое можно сказать о Дунае и Ниле в большей части их течения.

Итак, путешествуя в описываемом районе, Бэр открыл специфические, присущие лишь Прикаспийской низменности геоморфологические образования и впервые описал их в 1856 г. Это асимметричные, напоминающие волны возвышенности высотой от 5 до 25 м, шириной 0,5 - 1 км, длиной до нескольких километров, часто вытянутые в субширотном направлении и разделенные понижениями разной ширины (от 0,5 до 5 км и более). Доктор географических наук Борис Федорович из Института географии АН СССР объяснял их происхождение эоловыми факторами. Изучив в 1940-е годы современный грядовый рельеф песчаных пустынь Средней Азии и сопоставив его с поволжскими возвышенностями, исследователь провел аналогию между данными формами и рассматривал бугры Бэра в качестве ископаемых грядовых песков. Более ранние работы доктора геолого-минералогических наук Владимира Батурина из Ин-

ститута горючих ископаемых АН СССР 1930-х годов не противоречили этим воззрениям, так как в песчанистых породах, слагающих бэровские бугры, им были обнаружены мельчайшие глинистые комочки, характерные для современных отложений пустынь и морских побережий.

Однако почвенно-геоботанические исследования, проведенные нами в 2000-е годы в рамках проекта РФФИ, позволяют сделать иной вывод. Бэровские бугры сложены не песчанистыми, а глинистыми породами - просто засоленные почвы всегда распадаются на очень мелкие сцементированные солями комочки, подобные песчинкам. С этими формами рельефа связано и еще одно интересное обстоятельство. Казалось бы, только понижения в этом районе Волжской дельты будут засолены. Ведь мы уже указывали: в их почвах, весной ежегодно заливаемых, соли растворяются, а затем нередко поднимаются к поверхности по капиллярам. Бугры же остаются сухими, так что ионы не могут "подтянуться" к поверхности этих образований размером с 3 - 5-этажный дом. И все же эти специфические возвышенности будто покрыты "лоскутным одеялом" с пятнами солончаков, засоленных и незаселенных почв полупустынь (так называемых бурых полупустынных) с соответствующим растительным покровом. В чем же причина данного явления? По-видимому, нынешняя картина - следствие колебаний уровня Каспийского моря*.

На буграх Бэра и их склонах растет множество эфемеров и эфемероидов (тюльпаны, луки, ирисы, костенец липкий, проломники и др. виды) и типичные ксерофиты - курчавка (род многолетних ветвистых кустарников из семейства гречишных), солянка древовидная, анабазисы (суккулентные кустарники из семейства маревых). В дельте Волги эти сообщества наиболее уязвимы, так как в период половодья именно на возвышенностях скапливаются огромные стада крупного и мелкого рогатого скота из коллективных и частных хозяйств. В итоге при интенсивных и продолжительных пастбищных нагрузках из состава ассоциаций с доминированием полыни Лерха и солянки древовидной выпадает большинство многолетних видов, сохраняются лишь ядовитые и несъедобные растения - анабазис безлистный и гармала обыкновенная (многолетник из семейства парнолистниковых). Однолетники преобладают как по числу, так и по массе. Таким образом, особые ландшафты Волжской дельты, с буграми Бэра и разделяющими их пространствами, с почвами разной степени засоленности и соответствующей растительностью, с рыбой, обитающей в заливных лугах, являют собой необыкновенный пример взаимосвязи всех названных компонентов. Изменения в почвенном покрове влекут трансформацию растительности и условий икрометания. Поэтому пояснить, что случилось с воспроизводством рыбы в дельте Волги, невозможно вне экосистем ного подхода.

ПАМЯТЬ О КОЛЕБАНИЯХ КАСПИЯ

Западная часть Волжской дельты затапливается не каждый год. Однако нередко половодье захватывает и эту территорию, наполняя понижения, старицы, устремляясь по ерикам и ильменям - специфическим местным образованиям. Ерики - временные протоки, нередко пересыхающие в межень. А ильмени - озера продолговатой формы, гроздьями размещенные в этой части дельты. (Возможно, название им дали древние славяне по имени северного новгородского озера Ильмень, расположенного на пути из "варяг

* См.: М. Митина, Б. Малашенков. Каспийский регион: динамика гидрометеорологических показателей. - Наука в России, 2009, N 4 (прим. ред.).

в греки".) Вот где рождаются великолепные астраханские арбузы и помидоры! Солнца, тепла - в достатке, воду можно брать из ильменей или временных каналов. Правда, почвы здесь весьма разнообразны и, оказывается, не на всех можно вырастить плоды. Виной тому - засоление.

Этот процесс здесь виден невооруженным глазом: по обе стороны дороги, по которой вы идете или едете, мелькают поросшие рогозом ильмени, и вдруг - минерализованное озеро, сверкающее на солнце снежным покровом! Зачастую концентрация солей в верхних слоях почвы столь велика, что поверхность будто покрыта мелкими кристалликами с увязшими в них насекомыми, остатками растений.

Давайте вспомним о геологическом строении территории: если упомянутые выше хвалынские глины, соляные купола располагаются близко к поверхности и составляют ложе ильменей, то через некоторое время они минерализуются, мелеют и образуется столь эффектная "зимняя" картина.

Когда засоленное озеро окружают цветистые солончаки, это очень красиво: белые слои в данных почвах чередуются с фиолетовыми, красными, светло-коричневыми, темно-сизыми, по ним можно "прочесть" историю формирования и современного развития водоема, узнать об этапах его "жизни". В зависимости от уровня грунтовых вод, длительности половодья и водно-эрозионных процессов концентрация солей в ильменях то растет, то снижается. А первопричина всему - поведение Каспийского моря. В почвенном покрове мы нередко находим следы его поднятий и трансгрессий.

Между тем с начала XX в., особенно в 1930-х годах, существенно уменьшился водный сток Волги из-за искусственного регулирования, что вызвало падение уровня Каспия на 3,5 м. Тогда-то период интенсивного роста подводной дельты сменился этапом быстрого формирования суши. В "авангарде" росли многочисленные песчаные острова и косы серповидной формы. Они смыкались между собой и возникали контуры будущих ильменей. Впоследствии озерца высыхали и превращались в заболоченные обширные низины. Вместе с регрессией береговой морской линии площадь ильменей постепенно сокращалась, а прикаспийские пустынные территории расширялись. В 1956 - 1958 гг. среднегодовой горизонтальный прирост дельты исчислялся 185 - 190 см из-за непрерывного падения уровня моря, ну а минимум за последние 400 лет пришелся на 1970-е годы.

Напомним, к 1959 г. в основном было закончено создание каскада водохранилищ на реках бассейна Волги. А с 1978 г. ее сток окончательно зарегулирован (построены разделяющая дельту дамба и вододелитель), работа системы гидроузлов изменила гидрологический режим в нижнем течении. Глубина и продолжительность весенне-летних разливов стали иными. Следовало бы ожидать, что за сокращением паводка начнется медленное повсеместное снижение уровня грунтовых вод. Однако этого не произошло. Дело в том, что наряду с уменьшением затоплений в прирусловой, повышенной, части поймы увеличились частота и длительность зимних затоплений пресными водами ее центральной, пониженной, части. Вот в это время и происходит дополнительное освобождение почв и грунтовых вод от растворимых солей.

Как известно, с 1978 г. по настоящее время уровень моря вырос на 2,5 м. Затопленными и подтопленными оказались 320 тыс. га земель российского побережья. Четвертая часть дельты Волги очутилась под водой, а на оставшейся грунтовые воды поднялись на-

Профиль солончака вблизи соленого озера.

столько, что началось прогрессирующее заболачивание территории, развились процессы гидроморфизма и оглеения почв (биохимический процесс восстановления окисных соединений). Незатапливаемая площадь составляла всего около 10% и локализовалась в основном в дельте, где возвышаются бугры Бэра. Ряд экспертов допускали, что к 2010 г. Каспий поднимется еще на 1 м, однако этого не произошло: в начале XXI в. уровень моря стабилизировался, а ныне, напротив, даже незначительно понизился.

НЕУСТОЙЧИВОЕ РАВНОВЕСИЕ

Итак, уровень Каспия понижается, и дельта обсыхает, прекращаются паводки, ничто не препятствует формированию здесь засоленных почв и солончаков. Затем море наступает, вновь затапливаются обширные территории, увеличиваются весенне-летние разливы, растворимые соли вымываются из верхних горизонтов. В соответствии с этими колебаниями меняется и растительность.

И вот что интересно: повышение обводненности, с одной стороны, и рост аридизации - с другой, создают благоприятные условия для увеличения видового разнообразия растений. В западной части Волжской дельты по мере сокращения либо прекращения весеннего доступа воды в ильмени в составе флоры повсеместно или по крайней мере на высоких террасах появляются степные виды. Рождаются так называемые остепненные солончаковатые луга. В дальнейшем соли постепенно вымываются из верхних почвенных горизонтов, сформировавшиеся было травостои вновь сменяются уже полупустынными ковыльными, житняковыми, житняково-полынно-прутняковыми и другими подобными сообществами. Почвы под такими растительными группировками на полностью обсохших ильменях приобретают светло-серую окраску.

В настоящее время на лугах низин увеличивается доля болотной растительности, а на шлейфах бугров растет роль солевыносливых видов. Очевидно, что изменения связаны с эволюцией почвенного покрова, а дальше в этой цепи взаимосвязей - жизнедеятельность рыб.

Однако вот что вызывает тревогу: ныне многие виды флоры этого уникального региона стали редкими. Причин тому с каждым годом становится все больше, а самая острая проблема - рост антропогенного воздействия на естественные местообитания, особенно реликтов и эндемиков, "привязанных" к строго определенным особенностям почвы, водного режима и рельефа. Всего же в дельте Волги и Волго-Ахтубинской пойме отмечено 25 видов редких растений, из которых 9 занесены в Красную книгу России. К счастью, пока ни один из них не значится исчезающим.

Получается, что экологическое равновесие между гидрологией территории, трансформацией почв, растительности и, соответственно, условий для размножения рыб в дельте Волги очень неустойчиво. И наша задача способствовать сохранению этого тонкого, подвижного и ранимого баланса, от которого зависит, сохранятся ли столь знакомые нам астраханские дары - арбузы, помидоры, рыба.

Публикатор:

Постоянная ссылка для научных работ (для цитирования):

Комментарии: