Содержание к диссертации
Введение
1. Теоретические и методологические вопросы формирования инсулярных лесных ландшафтов Воронежской области 10
1.1. Сущность и исторический аспект инсулярности лесных ландшафтов 10
1.2. Геолого-геоморфологические условия инсулярности лесных ландшафтов 16
1.3. Климатический фактор инсулярности лесных ландшафтов 28
1.4. Гидрологический фактор инсулярности лесных ландшафтов 34
1.5. Почвенный покров как фактор инсулярности лесных ландшафтов 41
1.6. Животный мир как фактор инсулярности лесных ландшафтов 44
1.7. Антропогенный фактор инсулярности лесных ландшафтов 46
2. Принципы изучения и методы исследований инсулярных лесных ландшафтов 54
2.1. Принципы изучения инсулярных лесных ландшафтов 54
2.2. Методы исследований инсулярных лесных ландшафтов 58
3. Происхождение, структура и динамика инсулярных лесных ландшафтов 73
3.1. Генезис инсулярных лесных ландшафтов 73
3.2. Структура инсулярных лесных ландшафтов 91
3.3. Экотонные зоны инсулярных лесных ландшафтов 106
3.4. Динамика и современные тенденции развития инсулярных лесных ландшафтов 112
3.5. Типология инсулярных лесных ландшафтов 131
3.6. Классификация инсулярных лесных ландшафтов 136
4. Региональные особенности структуры инсулярных лесных ландшафтов Воронежской области 139
4.1. Аспекты островной экологии и анализ региональной дифференциации инсулярных лесных ландшафтов 139
4.2. Типы региональных структур инсулярных лесных ландшафтов 140
4.3. Физико-географическое районирование инсулярных лесных ПТК Воронежской области 142
4.4. Современное ландшафтно-экологическое состояние инсулярных лесных ландшафтов 177
5. Пути оптимизации инсулярных лесных ландшафтов и их взаимодействия с ПТК смежных территорий 183
5.1. Проблемы оптимизации инсулярных лесных ландшафтов 183
5.2. Принципы оптимизации инсулярных лесных ландшафтов 185
5.3. Пути оптимизации взаимодействия инсулярных лесных ПТК с ландшафтами смежных территорий 189
5.4. Региональные особенности проектирования лесных ландшафтно-мелиоративных систем 197
Заключение 203
- Гидрологический фактор инсулярности лесных ландшафтов
- Методы исследований инсулярных лесных ландшафтов
- Динамика и современные тенденции развития инсулярных лесных ландшафтов
- Физико-географическое районирование инсулярных лесных ПТК Воронежской области
Введение к работе
На территории Воронежской области распространение лесных ландшафтов носит весьма ограниченный и, что важно отметить, инсулярный (от англ. insular - островной) характер. Несмотря на относительно небольшие ареалы их распространения, при общей лесистости территории около 8,4% [35] они занимают видное место в ландшафтной структуре области и оказывают существенное воздействие на природную среду, в особой степени — на смежные с ними ландшафты.
Актуальность темы диссертации предопределена потребностью проектных, научно-исследовательских и практических организаций, занимающихся вопросами оптимизации ландшафтно-экологической обстановки Воронежской области, в информации о современном состоянии, трансформации и сре-дообразующей роли ее инсулярных лесных ландшафтов.
Отсутствие единых взглядов на проблему происхождения островных лесных комплексов, слабая изученность взаимодействия лесных ПТК с агро-ландшафтами и лугово-степными комплексами смежных территорий, недостаточность количественных показателей, необходимых для выявления пространственно-временной изменчивости инсулярных лесных комплексов в процессе их функционирования и развития, существенно затрудняют научное обоснование и проведение мелиоративных, природоохранных и лесоустроительных мероприятий.
В настоящее время особенно четко обозначилась необходимость изучения инсулярности лесных ландшафтов для целей создания ландшафтно-экологического каркаса — сконструированной системы тесно взаимосвязанных в процессе функционирования и развития естественных и антропогенных ландшафтов, способной обеспечить оптимальное экологическое состояние, социально-экономическую ценность и устойчивое развитие региона. Реализация этой идеи нуждается в обстоятельном анализе структурно-функциональной организации основных элементов каркаса, к которым, в частности, относятся и островные лесные массивы области.
Возрастающее негативное воздействие антропогенных факторов на лесные геосистемы Воронежской области вызывает не только упрощение их ландшафтной структуры и снижение продуктивности, но и сокращение ареалов (измельчение лесных «островов»), В этой связи требуется оптимизация непосредственно самих инсулярных лесных ландшафтов и их воздействия на прилегающие территории.
Решение перечисленных задач потребовало комплексного подхода, базирующегося, с одной стороны, на анализе степени воздействия физико-географических условий и антропогенных факторов на инсулярные лесные комплексы, с другой - на учете ландшафтных особенностей собственно инсулярных лесных ландшафтов (их генезиса, структуры и динамики). При этом особое внимание уделялось анализу парадинамических связей инсулярных лесных ландшафтов с природно-территориальными комплексами смежных территорий. Учет специфики подобного рода взаимодействий вызван необходимостью оптимизации островных лесных ландшафтов и усиления их позитивного воздействия на природную среду.
В качестве объекта исследования избраны региональные системы инсулярных лесных ландшафтов Воронежской области. Предметом изучения являются инсулярные лесные ландшафты и переходные (экотонные) зоны, характеризующиеся повышенной интенсивностью обмена веществом и энергией лесных комплексов с ландшафтами смежных территорий.
Главной целью диссертационной работы являлось выявление и интерпретация пространственно-временных параметров функционирования островных лесных геосистем Воронежской области с учетом специфических условий их формирования. Для достижения поставленной цели предусматривалось решение следующих задач:
1. Разработать программу изучения инсулярных лесных ландшафтов Воронежской области с позиций парадинамической концепции.
2. Проанализировать роль физико-географических условий и антропогенных факторов в формировании инсулярных лесных ландшафтов Воронежской области.
3. Выявить специфику структурной организации инсулярных лесных ПТК.
4. Проанализировать особенности взаимодействия инсулярных лесных ПТК с ландшафтами смежных территорий в условиях различных типов местности.
5. Дать оценку современного ландшафтно-экологического состояния инсулярных лесных ландшафтов Воронежской области.
6. Осуществить комплексное физико-географическое районирование инсулярных лесных ландшафтов Воронежской области.
7. Наметить основные пути оптимизации инсулярных лесных ландшафтов и их взаимодействия с ПТК смежных территорий.
Научная новизна диссертации заключается в следующих положениях:
- Предложена научная концепция инсулярности лесных ландшафтов, согласно которой все без исключения лесные ПТК области представляют собой парагенетические системы комплексов разного таксономического ранга, обособившихся на местности в виде изолированных «островов» леса и характеризующихся высокой динамичностью и интенсивным обменом веществом и энергией в зоне контакта с ландшафтами смежных территорий.
- Впервые рассмотрены пространственно-временные изменения лесных ПТК через призму их взаимодействия с ландшафтами смежных территорий.
- Раскрыт полигенетический характер происхождения инсулярных лесных ландшафтов, заключающийся в том, что в образовании их принимают участие многие неравнозначные естественные и антропогенные факторы. На этой основе построена оценочная шкала факторов инсулярности.
- Выявлены закономерности проявления эволюционной и антропогенной инсулярности лесных ландшафтов в условиях лесостепной и степной зон Воронежской области.
- Осуществлено районирование инсулярных лесных ландшафтов Воронежской области.
- Разработаны принципы и основные приемы оптимизации инсулярных лесных ландшафтов.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Инсулярные лесные ландшафты как парагенетические комплексы разного таксономического ранга, обособившиеся на местности в виде «островов» вследствие локализации хода лесного типа ландшафтогенеза.
2. Концепция полигенеза островных лесных ландшафтов, рассматриваемая через призму представлений об естественной (эволюционной) и антропогенной инсулярности ПТК.
3. Пространственно-временные циклы функционирования инсулярных лесных ландшафтов Воронежской области.
4. Схема комплексного физико-географического районирования островных лесных ландшафтов региона.
5. Способы оптимального управления развитием островных лесных ПТК области при помощи мелиоративных систем.
Научные предпосылки исследований формировались на основе методологических разработок отечественных и зарубежных ученых в области взаимодействия леса и степи, а также островной биогеографии (СИ. Коржинский, А.Н. Краснов, Л.С. Берг, В.Р. Вильяме, В.И. Талиев, Хильми, Даймонд, Вилсон, Макартур и др.), результатом которых стал вывод таких экологических закономерностей как закон обеднения видов Хильми, закон равновесия видов Престона - Макартура. Исследования показали применимость этих законов и к лесным ландшафтам Воронежской области с тем различием, что если с точки зрения островной биогеографии «островом», «изолятом» может оказаться любое дерево (Макартур, Вилсон, 1963), то в качестве элементарной дискретной ландшафтной единицы инсулярности выступает фация.
Решение поставленных задач проводилось на основе материалов полевых ландшафтных и геоботанических исследований, литературных источников, картографических и фондовых данных. В основу изучения взаимодействия лесных «островов» с ландшафтами смежных территорий были положены следующие принципы: региональный, типологический, динамический, геохимический, ландшафтно-экологический и историко-ландшафтный.
Полевые исследования проводились в соответствии с общенаучными и физико-географическими методами. В качестве основных методов исследований привлекались метод ландшафтно-типологического картографирования и профилирования, балансовый и геохимический методы, ландшафтно-индикационный метод, метод научного фотографирования и визуальных наблюдений. Особое значение придавалось системному анализу ландшафтных комплексов, нашедшего отражение в работах А.И. Ретеюма [152], В.Н. Солнцева [163, 164], В.Б. Сочавы [166], А.Г. Исаченко [83], B.C. Преображенского [145], Ф.Н. Милькова [118], В.Б. Михно [125, 128] и др.
Для осуществления комплексных ландшафтных исследований на пере-ферийных участках лесных массивов была разработана специальная программа, предусматривающая проведение ландшафтно-типологического картографирования и профилирования, балансовых и геохимических исследований, научного фотографирования и визуальных наблюдений.
Анализ экологической ситуации инсулярных лесных ландшафтов, обоснование и разработка мер мелиоративного воздействия выполнены на основе полевых исследований, крупномасштабного ландшафтного картографирования и фондовых материалов Воронежского государственного областного комитета экологии и природных ресурсов, НИИ с/х ЦЧП имени В.В. Докучаева, государственного специализированного лесоустроительного предприятия «Воронеж-леспроект».
Практическая значимость работы состоит в том, что выявленные закономерности структуры и динамики инсулярных лесных комплексов Воронежской области были взяты нами за основу научно обоснованного прогнозирования их дальнейшего развития. Это позволило разработать комплексную программу мероприятий по сохранению островных лесных ПТК, предотвращению высоких темпов их деградации, а также мониторингу антропогенной трансформации лесных геосистем.
Материалы диссертации могут быть использованы при проведении лесоустроительных работ, осуществляемых в рамках специализированного лесоустроительного предприятия «Воронежлеспроект», а также Воронежским государ
ственным областным комитетом экологии и природных ресурсов для реализации программы мероприятий по охране, восстановлению и повышению эффективности использования как собственно лесных ландшафтов области, так и природной среды региона в целом.
Апробация работы и публикации. Основные положения работы докладывались на 2-й региональной конференции «Теоретические и прикладные аспекты оптимизации и рациональной организации ландшафтов» (Воронеж, май 2001 г.), на Всероссийской научно-практической конференции «Территориальная организация общества и управление в регионах» (Воронеж, сентябрь 2002 г.) и на Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Социально-экономическое развитие регионов: реальность и перспективы» (Воронеж, март 2003 г.). По теме диссертации опубликовано 9 работ.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы. Объем текста диссертации составляет 162 страницы. Работа содержит 36 рисунков (карт, картосхем, диаграмм), 21 таблицу. Список литературы включает 193 наименования.
Гидрологический фактор инсулярности лесных ландшафтов
Воды Воронежской области к настоящему моменту достаточно хорошо изучены и подробно описаны в работах К.П. Воскресенского [36], Т.Н. Елфи-мова [74], А.Я. Смирновой, В.Л. Бочарова [160], В.А. Дмитриевой [60], А.Г. Курдова [103, 104], В.М. Мишона [132], В.М. Смольянинова [162]. Отметим только, что основной объем поверхностных вод области сосредоточен в реках, которые большей частью маловодны. По данным А.Г. Курдова, к 1991 году в Воронежской области насчитывалось 125 рек, из которых 53 характеризуются устойчивым водным режимом в течение всего года и 72 - пересыханием русла в межень или в особо засушливые годы [103]. К тому же Воронежская область обладает значительными ресурсами подземных вод. Особое влияние на инсулярность лесных ландшафтов Воронежской области оказывают грунтовые воды, которые в литологических условиях Окско-Донской равнины приурочены к водоносному горизонту неоген-четвертичного возраста. На остальной территории области основным водоносным горизонтом является верхнемеловой. Глубина залегания грунтовых вод в зависимости от рельефа и гидрогеологических условий местности колеблется от 0 до 10-40 м [41].
При низких значениях коэффициента увлажнения Г.И. Высоцкого - Н.Н. Иванова в снабжении растительности влагой значительную роль играет подземное питание растений, которое зависит от уровня залегания грунтовых вод и водопроницательной способности почвы. Обстоятельное описание отношения древесных пород к обеспеченности их влагой мы находим в работах Г.Ф. Морозова [134, 135], П.С. Погребняка [142]. По их мнению, древесные породы принадлежат к числу наиболее требовательных к условиям увлажнения растениям. Действительно, значительное потребление ими почвенной влаги обусловлено необходимостью подъема водного раствора вверх по стволу на значительную высоту, а также большой площадью испарения с поверхности листовых пластин (у лиственных пород). Древесные породы характеризуются хорошо развитой, глубокой и разветвленной корневой системой, которая позволяет им частично или же в полной мере использовать грунтовые воды. Физиологические особенности древесных пород определяют следующий характер распределения воды внутри самих растений: вода, поступающая в растения, вступая в реакцию с СОг, участвует в образовании органического вещества (фотосинтез), часть ее остается в растении, часть расходуется на испарение с поверхности листовых пластин - транспирацию [137]. Таким образом, наличие оптимального количества воды в почве при условии ее доступности корням растений является залогом нормального протекания всех физиологических процессов и оказывает позитивное влияние на вегетацию древесной породы. П.А. Костычев считает, что растения увядают при влажности песчаной почвы 1,5%, глинистой — 10% и черноземной - 14% от абсолютно сухого веса [99].
Большинство древесных пород, произрастающих в естественных лесных массивах Воронежской области, являются мезофитами. Каждая из них характеризуется индивидуальными требованиями к условиям увлажнения. При равных условиях влагообеспеченности и доступности почвенной влаги растениям большую потребность в ней испытывают лиственные породы, с поверхности листовых пластин которых испаряется более значительное (по сравнению с хвойными породами) количество воды. Существуют различные шкалы, отображающие потребность древесных растений во влаге. Так, в работах Г.Ф. Морозова [134, 135] приведены данные Э. Эбенмайера, который в зависимости от соотношения величины испарения и зольности листьев распределил древесные породы по степени убывания потребления ими влаги: 1. Ясень обыкновенный, ольха черная, клен, ильмовые, тополя. 2. Дуб черешчатый. 3. Сосна обыкновенная. П.С. Погребняк [142] на основании учета соотношения между листовой и корневой поверхностью, суммарной величины проводящих путей в древесине, размеров самого растения, выделяет следующие группы деревьев: 1. Ксерофиты (сосна обыкновенная, акация белая, груша лесная). 2. Ксеромезофиты (дуб черешчатый, клены татарский, остролистный и полевой, берест, яблоня лесная). 3. Мезофиты (липа мелколиственная, ясень обыкновенный, береза бородавчатая, осина, ильм, лещина, бузина). 4. Мезогигрофиты (вяз, черемуха обыкновенная, тополь черный, ивы козья и ломкая, береза пушистая, крушина ломкая). 5. Гигрофиты (ольха черная, ивы ушастая, лапландская и пепельная). Однако наряду с влажностью почвы значительное влияние на рост и развитие древесных ярусов оказывает также количество поступающего света (инсоляция) и температурный режим под пологом леса. Кроме того, местные поч-венно-климатические условия накладывают свой отпечаток на индивидуальные физиологические особености древесной породы, к примеру, на анатомическое строение листовых пластин [137]. Поэтому шкалы, разработанные исключительно из расчета отношения древесных пород к влаге, являются в известной степени субъективными.
Нормальный рост древесных пород находится в тесной зависимости от количества влаги в почве, которое, на наш взгляд, в значительной степени определяет уровень залегания грунтовых вод и водопроницательная способность почвы. В связи с этим роль подземных вод в инсулярности лесных ландшафтов весьма значительна. Объясняется это тем, что они являют собой достаточно мобильный поток вещества и энергии, способный существенно влиять не только на продуктивность требовательных к влаге древесных растений, но и определять в дефицитных условиях атмосферного увлажнения существование островных лесных ПТК, обособленных на участках с аномально близким уровнем залегания грунтовых вод и, как правило, находящихся в условиях повышенного эрозионного расчленения территории. В частности, на это косвенно указывают данные, согласно которым самые значительные по площади лесные «острова» области (нагорные и водораздельные дубравы, зандровые боры) характеризуются доминирующим распространением свежих типов местообитаний, соответствующих уровню залегания грунтовых вод не ниже 4-5 м. К примеру, на Ка-лачской возвышенности в Шиповом лесу они занимают до 79%, в Закалачском лесу и дубраве Третьяк - до 68% от их общей площади. На Окско-Донской равнине сам факт существования таких крупных инсулярных лесных комплексов как Теллермановская и Аннинская дубравы, кроме геоморфологической обусловленности, характерной для лесных комплексов лесостепи, очевидно, связан с довольно высоким уровнем залегания верховодки на водоразделах - до 3-5 м. В более дефицитных условиях увлажнения южной (степной) части области наблюдаемые в отдельных случаях выходы грунтовых вод по днищам балок (на правобережье Дона у сел Филонове, Перещепное Богучарского района) нередко обуславливают широкое распространение свежих местообитаний по балочным склонам, сложенных делювиальными суглинками. Это создает определенный лесорастительный эффект, проявляющийся в доминирующем распространении свежих снытьевых (снытьево-звезчатковых) дубрав, вследствие дефицитных зональных условий увлажнения обособившихся в границах конкретной овраж-но-балочной системы [49].
На наш взгляд, показать характер воздействия гидрогеологических условий территории на распространение и состав островных лесов Воронежской области удобнее всего на примере типов местности - типологических ПТК, характеризующихся существенными различиями геолого-геоморфологических условий, индивидуальными особенностями режима грунтовых вод, почвенного покрова. В качестве примера рассмотрим условия грунтового увлажнения островных лесных комплексов плакорного, междуречного недренированного, склонового, надпойменно-террасового и водораздельно-зандрового типов местности. В пределах плакорного и междуречного недренированного типов местности при широком распространении суглинистого субстрата основную долю лесопокрытых площадей занимают дубравы. В качестве основных типов леса можно выделить свежую снытьевую и снытьево-осоковую дубраву. Грунтовые воды залегают на глубине 4-5 м.
Методы исследований инсулярных лесных ландшафтов
Комплексные ландшафтные исследования инсулярных лесных ландшафтов Воронежской области характеризуются определенной спецификой их проведения, определяемой разорванным ареалом их распространения, наличием сложной ярусной структуры лесного фитоценоза, особенностями возобновления древесных пород в условиях повышенного по сравнению с безлесными территориями затенения, своеобразием микроклиматических условий, почвенного покрова под пологом леса и т. д. Главная «цель комплексных ландшафтных исследований инсулярных лесных ПТК - получение исчерпывающей информации об их генезисе, структуре, динамике, современном экологическом состоянии и взаимодействии с ландшафтами смежных территорий. Прежде всего, это необходимо для установления на основе этих данных направленности, трансформации и средообразующей роли островных лесных ландшафтов, а также для разработки рекомендаций к внедрению в практику ряда конкретных мероприятий, направленных на оптимизацию и рациональное использование лесных ПТК. В задачи комплексных ландшафтных исследований инсулярных лесных ПТК на ключевых участках-полустационарах входило: - установление интенсивности динамического процесса в зоне контакта лесных ПТК с ландшафтами смежных территорий с использованием геоботанического картирования экотонных зон; - выявление специфики структурной дифференциации региональных и типологических инсулярных лесных ПТК различного генезиса; - выявление потоков вещества и энергии между смежными ландшафтными комплексами, указывающих на существование в природе пара-динамических и парагенетических систем инсулярных лесных ПТК; - анализ современной ландшафтно-экологической обстановки инсулярных лесных ПТК области, прогнозирование ее возможных изменений. Методологическую основу ландшафтных исследований составляет системный метод, подробные теоретические разработки которого мы находим в работах B.C. Преображенского [145], В.Б. Сочавы [166, 168], Д.Л. Арманда [3], В.Н. Солнцева [163, 164], Ф.Н. Милькова [115, 118], В.Б. Михно [123, 124, 126]. Его применение позволяет нам рассматривать инсулярные лесные комплексы в качестве геосистем, акцентируя свое внимание на структурно-динамические аспекты их функционирования.
Для организации полевых исследований, выбора ключевых участков привлекались картографические материалы, подготовленные сотрудниками кафедры физической географии и оптимизации ландшафта ВГУ под руководством проф. Ф.Н. Милькова: схематическая ландшафтно-типологическая карта Черноземного Центра 1961 г. (1:1000 000). Позднее коллективом этой же кафедры были составлены картосхема ландшафтно-экологического районирования ЦЧО 1996 г. (1:1000 000) и ландшафтная карта Воронежской области 2000 г. (1:200 000). Для целей изучения структуры, динамики инсулярных лесных ПТК, особенностей их взаимодействия с ландшафтами смежных территорий мы использовали топографические карты масштаба 1:10 000, отвечающие, на наш взгляд, требованиям точности, достоверности и наглядности. Комплексные исследования инсулярных лесных ландшафтов включали три этапа: 1. подготовительный; 2. полевой; 3. камеральный. В подготовительный этап осуществлялся анализ литературных источников, сбор фондовых материалов (таксационных описаний лесных кварталов, отчетов лесничеств, топографических карт масштаба 1:10 000, 1:25 000 на район исследований). Наряду с этим выполнялись работы, связанные с подготовкой конкретной программы исследований, четко отражающей цель и задачи исследований лесных ландшафтов, а также составлялись специальные бланки записи результатов полевых наблюдений, инструментальных измерений на опорных точках и др.
В полевой этап проводились следующие основные виды работ: ландшафтное картографирование, ландшафтное профилирование. В это время был собран основной материал для последующих выводов и обобщений. Учитывая специфику проведения ландшафтных исследований в условиях лесного фитоценоза, выполнение основного объема работ планировалось на период с наиболее оптимальными условиями вегетационного развития древесных пород, растений травянистого яруса. В связи с этим сроки их проведения были ориентированы на период с начала июня по первую декаду августа. В камеральный этап было проведено обобщение результатов всего объема выполненных работ, в том числе осуществлена детальная обработка собранного полевого материала, построены опорные ландшафтные профили, крупномасштабные ландшафтные карты, диаграммы, графики и др. При проведении полевых ландшафтных исследований лесных ПТК в качестве основных использовались следующие методы: метод ландшафтного профилирования и картографирования, ландшафтной индикации, визуального наблюдения и научного фотографирования, геохимического анализа, балансовый, метод «выборочных квадратов» и метод подсчета сходства двух флор.
Ландшафтные исследования проводились преимущественно в летний период (июнь-август) путем полустационарных наблюдений на ключевых участках с выполнением крупномасштабного ландшафтного картографирования и профилирования. Методика проведения исследований базировалась на методических разработках Д.Л. Арманда [60], В.К. Жучковой [76], К.Н. Дьяконова, Н.С. Касимова, B.C. Тикунова [71], Н.Л. Беручашвили, В.К. Жучковой [22]. Для заложения на местности опорного ландшафтного профиля в зависимости от сложности структуры изучаемой территории, включающей в себя один или несколько типов местности, закладывалось различное количество опорных точек. Опорные точки, по которым должен пройти профиль выбирались с тем расчетом, чтобы охватить участки лесопокрытой площади, соответствующие различным элементам рельефа - плоским поверхностям и пологим склонам водоразделов, днищам балок разной экспозиции и крутизны (рис. 8). Кроме рельефа при осуществлении ландшафтного профилирования учитывались такие компоненты ПТК как геологическое строение, почвенный покров, растительность. Описание микрорельефа (рытвин, ям, окопов, канав и т. д.) проводилось визуально.
Второй этап исследований включал изучение физико-географических условий и структуры лесных ландшафтов. Особое внимание уделялось анализу типов местообитаний лесных комплексов. Информация о них была необходима для выявления структуры лесных ландшафтов и отражения ее на карте. Тип местообитания является важнейшей характеристикой лесного ПТК, характеризующей условия грунтового увлажнения почвогрунта. Учитывая высокую требовательность древесных пород к влаге, тип местообитания определяет продуктивность лесного насаждения. Этот параметр определялся по шкале П.С. По-гребняка [142], согласно которой выделяется пять градаций типов местообитаний лесных ПТК - очень сухие, сухие, свежие, влажные и сырые. Изучение почвенного покрова на точке проводилось путем заложения почвенных разрезов. Среди характеристик каждого генетического горизонта почвы - мощность, цвет, влажность, механический состав, структура, плотность, сложение, новообразования, включения, характер перехода в нижележащий горизонт.
Динамика и современные тенденции развития инсулярных лесных ландшафтов
Вопросы, касающиеся условий формирования структуры современных инсулярных лесных НТК, особенностей их взаимодействия с ландшафтами смежных территорий, не могут быть решены положительно без учета хода их длительного эволюционного развития. В связи с этим возникает необходимость установления единой цепи физико-географического развития от лесных палео-ландшафтов к современным инсулярным лесным ПТК. Следует различать понятия палеоландшафта и современного ландшафта. Под термином «палео-ландшафт» понимают «...древний ландшафт, сформировавший свою инвариантность и функционирующий в обстановке, не свойственной современным физико-географическим условиям данной территории» [130, с. 67]. Следовательно, возраст современных инсулярных лесных ландшафтов Воронежской области следует отсчитывать от момента формирования его инварианта, становления физико-географических условий, близких к современным. На основе учета палеогеографической обстановки территории, весь ход эволюционного развития инсулярных лесных ландшафтов изучаемой нами территории может быть подразделен на три основных этапа: доплейстоценовыщ плейстоценовый и голоценовый.
В доплейстоценовый этап развития, начиная с плиоцена, на территории современной Воронежской области начинается континентальный этап развития рельефа. После палеогеновой трансгрессии в шапкинское время (олигоцен-ранний миоцен), с которым связано образование эрозионно-денудационной поверхности выравнивания, сформировался рельеф современных плакоров с еще незначительной глубиной эрозионного вреза (около 10 м). Абсолютная высота местности не превышала 200-300 м над у.м. [183]. В климатических условиях, близких к современным климатическим условиям тропических широт, на территории доминировали переменно-влажные тропические леса полтавской вечнозеленой флоры. В позднем миоцене - раннем плиоцене территория больше не испытывала морских трансгрессий и уже к позднему плиоцену формируется кривоборская аллювиальная равнина с колебанием высот от 120 до 160 м, сложенная элювиально-делювиальными суглинками. Речная сеть этого времени отличалась более развитым строением с глубиной вреза основной долины до 20 м. Формировались фрагменты надпойменно-террасового типа местности [131]. В соответствии с перестройкой климатических условий в сторону снижения средних годовых температур с 7 до 4 С, усиления сухости климата впервые сформировался лесостепной ландшафт с островными лесными комплексами. В качестве древесных пород - эдификаторов лесных фитоценозов выступали ель, сосна, береза, ольха. Эоплейстоцен (1,8-0,8 млн л.н.) ознаменовался новым этапом в эволюции лесных ландшафтов. Чередование теплых и холодных эпох определяло как состав, так и ареалы распространения островных лесных ПТК: при изменении средних годовых температур в интервале от +6 до +10 С площадь лесов из сосны и березы изменялась от 10 до 40%. В конце эоплейстоцена из-за резкого похолодания и аридизации климата произошло почти полное замещение лесных ландшафтов типчаково-ковыльными ксерофильными степями [81].
Наступление плейстоценовых ледниковых эпох ознаменовалось совершенно новым, плейстоценовым этапом эволюционного развития лесных ПТК. На протяжении всей неогеновой истории лесных ландшафтов они не испытывали столь существенных перестроек как в плейстоцене. На территории области наибольшую ландшафтообразующую роль сыграло ран неплейстоценовое Донское оледенение. По данным Г.В. Холмового, Г.И. Раскатова (1974), Г.Ф. Холмового (1999) на территорию Воронежской области оно проникало огромным языком, занимая Окско-Донскую равнину, восточные отроги Среднерусской возвышенности и северную часть Калачской возвышенности [182, 183]. В растительном покрове в северной части территории господствовали пе-регляциальные тундры, на юге были развиты сухие степи с карликовой березкой и значительным удельным весом полынных ассоциаций. Лесные ландшафты занимали лишь 13% территории. В структуре лесных фитоценозов порода-ми-эдификаторами являлись сосна и лиственница [81]. В период Лихвинского межледниковья на фоне активизации эндогенных процессов, проявляющих себя в форме тектонических поднятий, происходит глубокий эрозионный врез [150]. Преобладание положительных температур в январе при средней годовой норме осадков 700 мм создает благоприятные условия для произрастания хвойно-широколиственных лесов из пихты и граба.
В позднем плейстоцене (0,4-0,1 млн л.н.) основными вехами, определяющими структуру и распространение лесных ландшафтов являются Микулин-ское межледниковье и Валдайское оледенение. При благоприятных термических условиях Микулинского межледниковья основным фактором, ограничивающим распространение древесных пород (березы, сосны) ареалом склонового типа местности, становятся условия увлажнения. На водоразделах доминирующее положение заняли разнотравно-злаковые сообщества [81].. Из-за неоднократных изменений климатических условий в валдайское время происходит коренная перестройка структуры островных лесных палео-ландшафтов - от открытых степных ландшафтов с редкими березовыми колками к лесам таежного типа, покрывающих до 50% современной территории области (перегляциальная лесостепь), и обратно к ландшафтам разнотравных лугов [81]. Голоценовый этап развития инсулярных лесных ландшафтов охватывает послеледниковый период, характеризующийся неоднократной сменой лесных формаций степными (от березово-сосновых лесов бореального типа до опусты-ненных степей) и наоборот. Из-за отсутствия аномально низких температур, столь характерных для ледниковых эпох плейстоцена, основным фактором, определившим лесистость территории, структуру лесных ПТК, становятся дефицитные условия увлажнения. Так, аридные климатические условия атлантического периода (8000-4800 л.н.) ограничили распространение леса наиболее часто заливаемым низким вариантом поймы. В суббореальный период в так называемый климатический оптимум голоцена (4580-4170 л.н.) лесные фитоценозы становятся зональным типом растительности (вплоть до среднего течения Дона) при лесообразующей роли широколиственных пород - липы и дуба [171].
На рубеже суббореального и субатлантического периодов голоцена (2800-2500 л.н.), когда климатические условия стали предельно близки к современным, сформировалась инвариантная структура современных лесных ПТК на уровне типа ландшафта - лесостепного в северной части области и степного на юге [171]. 3.4.2. Пространственные и временные изменения инсулярных лесных ландшафтов Современные инсулярные лесные комплексы характеризуются высокой динамичностью, обусловленной как естественными, так и антропогенными факторами. Это требует особого к себе отношения при решении ряда научных и практических задач, связанных с рациональным использованием лесных ресурсов Воронежской области, разработкой и внедрением конкретных мер по оптимизации лесных ПТК. К настоящему времени динамика современных инсулярных лесных ландшафтов изучена довольно слабо. На это указывает отсутствие единых взглядов исследователей на процесс взаимодействия леса и степи, ведущие факторы формирования лесостепного ландшафта, что, на наш взгляд, является следствием недооценки системного подхода к изучению лесных ПТК. На смену первоначальным представлениям о динамике ландшафта как изменении любых свойств ландшафта в результате его функционирования и развития пришли идеи В.Б. Сочавы, согласно которым к динамике ландшафта следует относить все изменения, происходящие под воздействием естественных и антропогенных факторов без принципиальных изменений структуры геосистемы, то есть ее инварианта [166].
А.Г. Исаченко в понятии динамики ландшафта оставляет лишь его обратимые изменения (в рамках одного инварианта), необратимые изменения в ландшафте, сопровождающиеся сменой инвариантной структуры ландшафтного комплекса он относит к развитию [82]. По мнению Ф.Н. Милькова, узкое определение динамики ландшафта в разрыве с процессом его развития нельзя считать удачным. Он считает, что динамика ландшафта - это, прежде всего, функциональные, пространственные и структурные изменения, протекающие в III К. В соответствие с этим он выделяет динамику развития, хорологическую, структурную и временную динамику [118].
Физико-географическое районирование инсулярных лесных ПТК Воронежской области
В предлагаемом нами районировании инсулярных лесных ландшафтов Воронежской области впервые была предпринята попытка дифференцировать лесные комплексы на региональной основе в зависимости от специфики сочетания разных типов региональных структур, находящих непосредственное выражение в соотношении количественных параметров размерности и взаимного удаления лесных «островов», а также основываясь на морфолого-генетических и структурно-динамических аспектах островных лесных комплексов внутри рассматриваемых нами ландшафтных провинций. Дифференциация инсулярных лесных ландшафтов на региональной основе имеет определенную специфику, состоящую в том, что данная категория ПТК в границах Воронежской области не имеет сплошного ареала, хотя им и присуще генетическое единство и морфологическая индивидуальность. Другая особенность инсулярных лесных ПТК - их азонально-зональный характер, что требует соблюдения принципа комплексности в понимании Н.А. Гвоздецкого [38], основанного на равном учете зональных и азональных факторов дифференциации ландшафтов.
Основная цель районирования - выявить структурные неоднородности инсулярных лесных ПТК внутри региональных единиц комплексного физико-географического районирования. Учитывая тот факт, что структурные различия лесных комплексов более заметны на уровне таксонов физико-географического районирования низкого ранга, например, на уровне физико-географических районов, целью региональных исследований служит выявление соответствия границ физико-географических районов с районами распространения и региональной дифференциации инсулярных лесных ландшафтов. Районирование осуществлено по единому классификационному принципу, согласно которому инсулярный лесной ландшафт предстает как единство региональной, типологической и парагенетической основ. Несмотря на то, что районирование инсулярных лесных комплексов и опирается на комплексное физико-географическое районирование Воронежской области [191], оно не дублирует его, поскольку объектом районирования является одна генетическая категория ландшафтов, не умеющая сплошного ареала.
На основании анализа результатов полевых исследований, наложения частных и комплексных видов физико-географического районирования, анализа специфики сочетания внутри каждой региональной единицы типологических ПТК нами выделены 11 инсулярных лесных районов, дифференцируемых внутри зональных и геолого-геоморфологических рубежей соответствующих им ландшафтных провинций (рис. 27). Среднерусская лесостепная провинция включает четыре инсулярных лесных ландшафтных района: Тихососнинско-Донской правобережный широкого распространения микро- и макроостровов байрачных дубрав, микромассивов водораздельных дубрав на суглинистой основе, Калитвинский волнисто-балочный широкого распространения микро- и макроостровов байрачных дубрав на суглинисто-меловой основе, Северо-Калачский овражно-балочный ме-зомассивов нагорных дубрав на суглинистой основе, Павловско-Мамонский придонской микро- и мезоостровов искусственных боров на песчаной основе и пойменных лесов на современных аллювиальных отложениях. Тихососнинско-Донской инсулярный лесной ландшафтный район включает северо-западную часть Воронежской области на правобережье Дона. Основная его часть приурочена к Еманчанскому неотектоническому поднятию -наиболее приподнятой сводовой части Воронежской антеклизы [150]. Южная граница района проходит по правому склону долины р. Тихой Сосны и совпадает с зональным рубежем между типичной и южной лесостепью.
Литогенную основу инсулярных лесных ландшафтов района образуют делювиальные и лессовидные суглинки, перекрытые карбонатными мело-мергельными породами верхнемелового возраста. В пределах района распространены инсулярные лесные комплексы естественного происхождения. В их числе - лесные ландшафты, приуроченные к склонам речных долин, сформировавшиеся по верховьям балок, оврагов в условиях перекрытия мело-мергельных пород делювиальными суглинками - материнской породой серых лесных почв разной степени смытости. Как правило, эти комплексы представляют собой простые, реже средней сложности сочетания лесных урочищ, составленные низкопродуктивными лесными насаждениями с разреженным древостоем (сомкнутость не более 0,5) и высоким удельным весом плодовых - груши и яблони. Примером таких ландшафтов могут служить островные лесные комплексы дубрав верховьев балок Алтарский лог, Становой (ус. Костенки Хохоль-ского района). Данные по лесистости конкретных типов местности отражены в таблице 15.
Лесные комплексы сложного типа структуры тяготеют к высоким правобережьям рек - лес Крутой, Яблоченская дубрава на правобережье Дона. Наиболее крупные массивы дубрав сосредоточены на междуречьях рек Тихой Сосны и Потудани (у сел Волошино, Красное и др.) и расположены на возвышенных пологоволнистых плакорах. Литогенная основа - мореные и покровные суглинки мощностью 2-4 м, перекрытые карбонатными мело-мергельными породами.
Калитвинский инсулярный лесной ландшафтный район занимает территорию Калитвинского волнисто-балочного южно-лесостепного физико-географического района. Его орографическим остовом является обширное Острогожское поднятие. Повышенная эрозионная расчлененность территории - до 2 км/км , а также широкое распространение мело-мергельных отложений определяют ландшафтную специфику инсулярных лесных ландшафтов района. Она состоит в доминирующем распространении микро- и макроостровных лесных комплексов, сосредоточенных в границах склонового типа местности и образующих простые и средней сложности сочетания. Литогенной основой для данной категории ландшафтов выступают песчано-глинистые отложения палеогена и делювиальные суглинки, залегающие на мело-мергельном основании. Таксономический ранг инсулярных лесных ПТК района невысок - обычно это фации и урочища. На лесной вариант склонового типа местности приходится чуть менее 4%, однако их доля в общей лесистости района достигает 81% (таб. 16). Простые сочетания инсулярных лесных ландшафтов характерны для облесенных частей овражно-балочных систем, особенно в местах с активным проявлением оползневых и эрозионных процессов. Последние нередко приводят к расширению площадей меловых обнажений, последующему за ним ограничению распространения лесного комплекса одним элементом рельефа или же определяет его доминирующее положение в ландшафтной структуре лесного «острова» в целом.
Среди инсулярных лесных ландшафтов простого типа структуры наибольший интерес представляют островные лесные ПТК цирковидных балок правобережья Дона. Примером может служить облесенный участок цирковид-ной балки у с. Белогорье (Подгоренский район). Длина балки 180 м, ширина 85 м. Лесные комплексы занимают левый балочный склон крутизной 32-34. В структурном отношении балочный склон соответствует урочищу сухой разнотравно-злаковой дубравы на смытых разностях черноземов обыкновенных. Сомкнутость древостоя 0,3-0,4. В единственном древесном ярусе высотой 17-18 м отмечается высокий удельный вес липы. Продуктивность IV класса. В травостое - мятлик узколистный, перловник поникший, фиалка донская, ландыш майский. До 15% площади «острова» занимают редины и поляны с разнотрав-но-типчаково-ковыльной ассоциацией. Отмечается тенденция к сокращению его площади за счет развития вершины донного оврага. Распространение сухих и очень сухих местообитаний определяет угнетенное состояние подроста на периферийных участках лесного микроострова с границами, нередко проходящими на 5-10 м ниже бровки балочного склона, состав - клен, ясень, вяз, груша в возрасте не более 2-3 лет. Тип почвы - смытые разности черноземов обыкновенных. Суммарная мощность горизонтов А и АВ составляет 20-25 см. Отмечается высокая карбонатность почвенных горизонтов. По данным Б.П. Ахтырцева (1993) в смытых разностях черноземах обыкновенных карбонатных с глубины 40-60 см и ниже количество СаСОз увеличивается в среднем до 12-20% [11].
