О биогеоценотических принципах мелиорации пустынь

Зональные различия структурной организации биогеоценозов и их биопродуцирующих структур определяют своеобразие форм мелиоративного воздействия на природную среду, дифференцированного для каждой из аридных зон. В силу относительной малочленности состава и напряженности функциональных связей пустынные биогеоценозы характеризуются большой ранимостью и изменения, вносимые в них с целями улучшения и освоения их ресурсов, должны быть комплексными, предусматривающими сохранение или воспроизводство естественных первичных биогеоценотических структур и условий проявления определенных конкретных типов зоогенной регуляции, которые обусловливают направление развития всего комплекса природных процессов и смену стадий биогеоценотических циклов. Поэтому мелиоративная деятельность в аридных областях должна носить биогеоценотический характер, соответствуя зональному типу структурной схемы коренных биогеоценозов в каждой природной зоне. Этот тип мелиорации правомерно называть биогеоценотическим.

Биогеоценотическая мелиорация в полупустынях (Прикаспий) может основываться, во-первых, на моделировании агротехническими средствами землеройной деятельности малых сусликов, изменяющих микрорельеф и поднимающих на поверхность подпочву. Так, глубокая вспашка приводит в годы с повышенным увлажнением к расширению площади расселяющихся участков и к увеличению объема и кормового качества фитопродукции на основе содействия процессам остепнения. Во-вторых, мелиоративная деятельность может представлять собой искусственное насыщение структурных элементов биогеоценоза группировками экологически дополняющих друг друга видов с повышенной хозяйственной (кормовой и т. п.) ценностью. В-третьих, возможно увеличение биологической насыщенности комплекса путем создания дополнительной ярусности за счет введения куртин кустарников и деревьев (искусственные колки и лесополосы).

Рис. 34. Распространение основных географических типов дисперсии организмов и зональных типов биогеоценотических структур аридных земель. Растительные формации: переднеазиатские (1 - типчаковые, ковыльно-типчаковые и полынно-типчаковые среднеазиатские горные степи; 2 - полынно-типчаково-ковыльные и полынно-типчаковые степи - северная полупустыня; 3 - злаково-полынные степи - южная полупустыня); заволжско-казахстанские (4 - пойменные луга, кустарники и леса юга лесной и степной зон; 5 - галофитно-луговая, галофитно-степная и солончаковая растительность по озерным и другим котловинам степной зоны); туранские и прикаспийские (6 - полынные пустыни с участием солянковых; 7 - солянковые пустыни, обычно в сочетании с полынными пустынями; 8 - эфемерово-полынные пустыни, иногда в сочетании с солянковыми; 9 - осоково-мятликовые эфемероидные сообщества; 10 - саксауловые и кустарниковые пустыни на песках, включая незаросшие пески; 11 - тугайная и высокотравная растительность пойм пустынной зоны; 12 - сочносолянковая растительность в сочетании с галофитными лугами и солончаками по засоленным депрессиям пустынной зоны); северопереднеазиатские (13 - сообщества из крупнотравных эфемероидов с участием нагорных ксерофитов). 14 - границы районов с суммой температур воздуха за период с устойчивой температурой выше 10°. Области распространения: А - 'агрегирующей' дисперсии организмов; Б - индивидуализирующей дисперсии организмов; В - нелимитирующих или периодически лимитирующих форм дисперсии организмов. 15 - системы 'вложенных структур' биогеоценозов южных пустынь; 16 - 'воротниковых структур' (туранская подзона пустынь) - ксеромезофильный вариант биогеоценотической системы 'вложенных структур'; 17 - 'прислоненных структур' и несформированных ювенильных структур биогеоценозов северных солянковых пустынь, солончаков и территорий с нарушенным почвенно-растительным покровом (незакрепленные пески, эрозионные поля бедлендов, участки с техногенным грунтом и т. п.); 18 - 'комплексных структур' гетерогенных биогеоценозов полупустынь ('модуляционный тип')

В северных пустынях биогеоценотическая мелиорация может вестись в направлении моделирования структуры малых оазисов, существующих главным образом на основе использования накопленной атмосферной влаги на водосборных площадях или на артезианских водах. В южных пустынях с их разнообразием лито-эдафических и эколого-ценотических типов способы биогеоценотической мелиорации оказываются разнообразными. Однако наиболее перспективным следует считать создание многоярусных биогеоценозов со сложной структурой. Этот прием базируется на моделировании "системы вложенных структур" естественных биогеоценозов и использовании при районировании биогеоценомелиоративных работ данных по распространению зоны агрегирующей дисперсии организмов (см. рис. 34, 35).

Рис. 35. Районы пустынь и полупустынь, перспективные для осуществления комплекса биогеоценотических мелиорации: I - методом ценозообразователя с повышенной ярусностью (перспективно разведение черного саксаула в богарных условиях позднезимним посевом, а также чогона, кохии и полыней). Возможно создание 'лесо-пастбищных хозяйств'; Iа - методом ценозообразователя со спутниками (посадки черного и зайсанского саксаулов с подсевом изеня, кеурека и житняка сибирского и улучшение состава пастбищных видов растений). Возможно создание 'регенерационных территорий' и заповедника для восстановления популяций джейрана, аркала и дублирующей популяции кулана; II - методом ценозообразователя с повышенной ярусностью и спутниками-псаммофитами (разведение белого саксаула, кандымов и черкезов; улучшение состава весенних эфемеров). Возможно создание 'системы микрооазисов'; III - методом интро-дуктивно-восстановительной мелиорации оазисных и дельтовых биокомплексов на основе обводнения районов, в прошлом более обеспеченных водными ресурсами, с применением дренажа почв и местами комплекса работ по их рассолению; IV - методом моделирования интрозональных биокомплексов на небольших по площади участках на основе орошения их водами с такырных водосборов и из скважин; V - методом активизации почвенно-гидрологических процессов агротехническими средствами в богарных условиях, усиливающими локальные процессы остепнения, которые наблюдаются на примере результатов работы животных землероев. Геохимические ландшафты: 1 - гипсовый (Са²+ - SO²₄); 2 - кальциево-натриевый (Са²+, Na²+); 3 - солонцовый; 4 - карбонатный глеевый (Са²+ - Fe²+); 5 - карбонатный (Са²+); 6 - соленосно-сульфидный (Na²+, So²₄-,Cl-, H₂S); 7 - переходный от кислого к кальциевому (Н+ - Са²+), местами в комплексе с кислым (Н+) кальциевым (Са²+); 8 - границы районов, перспективных для осуществления комплекса биогеоценотических мелиорации; 9 - места предполагаемых заповедников (а - Устюрто-Мангышлакский; б - Балханский с узбойской регенерационной территорией; в - Сумбарно-Копетдагский; г - Келифский озерно-тугайный с Наразымтугаем)

Исходя из положения, что устойчивое улучшение природного комплекса может быть достигнуто только на основе комплексного воздействия, т. е. путем введения в биогеоценоз группы видов или вида-ценозообразователя, следует признать "биогеоценотическую мелиорацию" основным типом мелиоративной деятельности в засушливых зонах. В качестве научно-методических основ для разработки ее конкретных способов следует применять анализ: а) зональных типов биогеоценотических структур, ибо схема структурной организации определяет возможности пространственного соподчинения организмов и диапазон их непосредственной деятельности внутри ценоза; б) диапазона изменчивости биологических свойств, составляющих биоценоз видов, для выявления основных контактных возможностей их, обеспечивающих функционирование ценотических узлов; в) современного, прошлого и потенциального ареалов зонально-типичных биогеокомплексов, в первую очередь ареала той или иной структурной схемы, а не составляющих ее видов.

Главное внимание при этом должно быть уделено ритмическим процессам, установлению последовательных стадий развития комплекса, явлениям зоогенной регуляции связей и сукцессионным процессам. Учитывая упомянутые здесь параметры сходства биологических явлений, удалось наметить несколько главнейших методов биогеоценотической мелиорации.

Методы, сохраняющие естественные структурные схемы зональных биогеоценозов, включают: метод ценозообразователя; ценозообразователя со средообеспечивающими видами-спутниками и метод замещения компонентов (новые виды или набор видов вводятся в состав комплекса и затем уже самостоятельно вытесняются местные менее продуктивные виды).

Методы, моделирующие схемы структуры азональных биогеоценозов (иногда зоогенного происхождения), включают: метод моделирования азональных схем биогеоценотической структуры; метод дополнений - введение в схему зональной структуры новых компонентов, существующих на основе применения агротехники и орошения.

Повышение "ярусности" структуры, т. е. искусственное увеличение биогеоценотических горизонтов и усложнение комплекса (где это возможно по климатическим условиям) - универсальный прием биогеоценотической мелиорации, применимый при осуществлении разных ее методов. Именно прием увеличения числа надземных ярусов растительного покрова путем посева древесно-кустарниковых пород в эфемеровой пустыне позволил достигнуть большого увеличения фитомассы и эффекта коренного улучшения пастбищ.

Перспективность географо-экологического и географо-ценотического подходов в исследованиях аридных земель убедительно показывает практические опыты по их освоению на основе улучшения состава фитоценозов и искусственного усложнения их структуры (увеличение естественной ярусности растительного покрова). Создание на пастбищах эфемеровой и полынной пустынь древесно-кустарниковых полос из черного саксаула, черкезов, кандымов и чогона обеспечивает резкое увеличение надземной фитомассы и возможность круглогодичного использования, таким образом, улучшенных пастбищ (Нечаева, Приходько, 1953, 1966; Сергеева, 1954; Шамсутдинов, 1959; Ибрагимов, 1975, и др.). Посадки черного саксаула и пустынных кустарников на стационаре Института пустынь АН ТССР в Кала-и-Море (Туркменская ССР), проводившиеся под руководством академика АН ТССР Н. Т. Нечаевой, и опыт посева древесно-кустарниковых пород с сопутствующими кормовыми травами (разные географические формы изеня, кеурек, терескен и др.) на площади 7 тыс. га на стационаре Всесоюзного научно-исследовательского института каракулеводства на Карнабчуле (Узбекская ССР), начатый Г. А. Сергеевой в 1949 г. и ныне осуществляемый коллективом под руководством 3. Ш. Шамсутдинова, представляют собой сложный комплекс фитомелиоративных работ, который может рассматриваться как опытно-производственное осуществление одной из форм "ценотических мелиорации".

Эфемеровые пустыни, отличающиеся резко выраженной сезонностью фитопродуцирования, занимают только в Бадхызе и Карабиле на самом юге Туркмении около 3 млн. га. Если весенние урожаи трав здесь составляют 5-12 ц/га, то объем надземной фитомассы осенью и к зиме снижается до 1-3 ц/га. Зимой же пастбища в этих районах покрываются снегом, а полынные группировки, доступные копытным в этот сезон, занимают лишь 5-7% территории (Нечаева, Приходько, 1966). В этих условиях увеличение сезона полноценного использования пастбищ оказывается первостепенной хозяйственно-практической задачей. Многолетними исследованиями Н. Т. Нечаевой и ее научного коллектива в Бадхызе были разработаны научные основы улучшения этих естественных пастбищ путем создания полынных и кустарниковых фитоценозов. При покрытии ими 20% территории емкость кормовых угодий предгорных пустынных пастбищ возрастает на 18%.

Следует иметь в виду, что потенциальная биологическая продуктивность многих типов природных угодий аридных земель значительно превышает средние наблюдаемые в естественных условиях нормы. Увеличение выхода полезной биопродукции может быть достигнуто путем дифференцированного применения зональных форм биогеоценотических мелиорации, соответствующих природным особенностям зоны и конкретного региона и моделирующих естественные схемы биогеоценотических структур.

Вместе с тем увеличение числа биогеоценотических ярусов и заполнение лакун и ниш в биогеоценозах представляют собой один из универсальных методов усложнения структуры и обеспечивают способ повышения продуктивности биогеокомплексов в пустынных зонах. Именно на основе этого приема в упомянутых выше опытах Института пустынь АН ТССР и ВНИИ каракулеводства было достигнуто трех-пятикратное увеличение фитопродукции предгорных пастбищ.

Уже эти немногие примеры только из одной области - улучшения естественных пастбищ посевами пустынных растений в богарных условиях - показывают, сколь тесно связаны, казалось бы, чисто теоретические вопросы изучения структуры и организации биогеоценозов и их зонально-географической типологии с практическими проблемами освоения аридных земель.

Принцип моделирования природно-зональных схем организации биогеокомплексов, исследование и затем воссоздание лучших, оптимальных биогеоценотических структур и введение в их состав функционально полноценных, хозяйственно используемых видов представляют собой, по нашему мнению, основной путь биоценотического улучшения природной среды пустынь, не нарушающий ее экологического равновесия, но мобилизующий недоиспользуемые пустынной биотой ресурсы зоны. Можно ожидать, что биологическая продукция во многих типах природных угодий пустынь Средней Азии, в особенности в зоне распространения агрегирующей дисперсии организмов и системы вложенных структур биогеоценозов, может быть увеличена в несколько раз, выше уровня наиболее высоких наблюдаемых в естественных условиях продукционных показателей, известных в аридных областях северного полушария (что, конечно, достижимо не повсеместно). Этой цели служит идея создания "полуоазисных комплексов" в богарных условиях или при частичном орошении земель преимущественно в интересах животноводства.

Общая биомасса в искусственных "полуоазисных комплексах" южных пустынь и туранской подзоны может оказаться близкой к показателям ее в сухих саваннах или саваннах с древесной растительностью (соответственно 26,8 и 66,6 ц/га, по Bazilevich, Rodin (1966)).

Опыты на Карнабчуле по созданию древесно-кустарниковых насаждений на пустынных пастбищах, где черный саксаул, расселяясь самосевом, создает саванноподобные участки, доказали, как и эксперименты в Бадхызе, возможность трех-пятикратного увеличения биопродукции пустынных угодий (см. табл. 22).

Экономическая эффективность этого способа улучшения пустынных пастбищ оказалась весьма высокой. Если стоимость валовой продукции с 1 га естественных пастбищ составляет 9,28 руб., то с 1 га улучшенных пастбищ - 26,94 руб. (черносаксаульник на полыннике с эфемерами) до 87,7 руб. (черносаксаульник с чогоном, изенем, кеуреком на полыннике с эфемерами) при затратах на 1 га соответственно 18,32 и 60,86 руб. Окупаемость - через 3-5 лет. Чистый доход на 100 га на естественных пастбищах составляет 308 руб., а на искусственных, улучшенных, - 862-2684 руб. (Ибрагимов, 1975).

Одновременно с ростом насаждений происходит формирование всего биогеоценотического комплекса. В саксауловых зарослях подкроновая растительность образует "воротниковые структуры", представляющие собой географический ("туранский") вариант системы "вложенных структур", типичной для биогеоценозов южных пустынь. Складывается дендрофильный саксауловый комплекс в населении птиц (шесть видов), где, однако, наблюдается замещение саксаулового воробья (Passer ammodendron), характерного для Каракумов, викарирующим видом - индийским воробьем (Passer indicus). Обогащается состав населения млекопитающих.

Биогеоценотическая мелиорация - основа восстановления ареалов исчезающих видов животных аридных зон

Не вызывает сомнений, что повышение биологической продуктивности природных угодий засушливых земель представляет собой одну из центральных проблем природопользования в зонах пустынь и полупустыне. Восстановление численности и естественных ареалов видов крупных млекопитающих (кулан, джейран, бухарский олень, аркал) и промысловых птиц (рябки, дрофа-красотка, фазаны, турач) входит также в круг актуальных задач этой проблемы и должно основываться наряду с мероприятиями по охране существующих популяций ценных видов на проведении в жизнь системы биогеоценотических мелиорации природных угодий, представляющей собой прежде всего комплексное восстановление экологических условий на значительных территориях. Именно это может служить основой для регенерации сократившихся ареалов ценных видов животных и растений и восстановления целостности и экологической полноценности биогеоценозов.

Местами проведения системы биогеоценотических мелиорации должны стать охранные зоны вокруг заповедников и специальные "территории для биокомплексной регенерации", выделяемые в пределах прежнего ареала исчезающего ценного вида и в районах, где деформированные биогеоценозы еще восстановимы. Южная и юго-западная части Устюрта и юг Мангышлака перспективны для работ по восстановлению численности джейрана, аркала и кулана на основе создания "регенерационных территорий" с посадкой саксауловых полос при параллельном улучшении пустынных пастбищ подсевом кормовых трав и полукустарников (см. рис. 30). Кроме того, создание дублирующей популяции куланов (помимо бадхызской) представляется принципиально важным мероприятием для сохранения вида, поскольку возникновение "островных популяций" и "уникальность популяций" - это стадии исчезновения вида, характеризующиеся повышенной уязвимостью популяции и ухудшением качества генофонда.

Чинки Устюрта, Капланкыра, горный Мангышлак, хребты Большой Балхан и Кюрендаг с прилежащими участками равнины перспективны для восстановления популяций аркала, кеклика, дневных хищных птиц и в отдельных участках - рябков, пользующихся подчинковыми водопоями. Создание Устюрто-Мангышлакского и Балханского заповедников представляет собой первоочередную задачу для охраны и восстановления популяций аркалов, джейранов, мест обитания гепарда, манула, степной кошки и охраны балобана, сипа, кекликов.