В ксеротермический период произошло существенное расширение площади луговых степей, которые получили дальнейшее распространение по мере формирования и развития крупных речных долин, характеризующихся более высокими температурами воздуха в годовом цикле по сравнению с другими частями рельефа. Развитию степей на отрицательных элементах рельефа способствовало также накопление солей, вымываемых в процессе эрозии склонов, сложенных соленосными породами. На современном этапе для всей Сибири характерен только деградирующий тип мерзлоты [11], и, следовательно, характер современного развития криолитозоны совпадает с общей тенденцией ее эволюции после завершения сартанского оледенения, что отражается на тенденциях преобразования ландшафтов.
Современная ландшафтная структура
Рассматриваемая территория находится на стыке трех физикогеографических областей: Южно-Сибирской горной, Байкало-Джугджурской горно-таежной, Среднесибирской плоскогорной таежной [35], что обусловливает значительное проявление динамических процессов в экотонных зонах. Основной ландшафтно-типологический спектр района исследований представлен следующими ландшафтами: Байкало-Джугджурскими горными субарктическими гольцовыми горно-таежными, Урало-Сибирскими
суббореальными темнохвойно-таежными, Центрально-Азиатскими
степными, Северо-Азиатскими степными.
Отличительной особенностью юга Средней Сибири является сочетание гумидных, семиаридных и отчасти аридных типов ландшафтов благодаря формированию различных условий их функционирования как под воздействием широтных закономерностей, так и под влиянием рифтогенеза с трансформирующимися тепловыми потоками, а также горных сооружений. Это, в свою очередь, наложило отпечаток на эволюцию и динамику ландшафтов региона. В результате ландшафты здесь сложно дифференцированы.
На долю светлохвойных - сосновых и лиственничных типов в настоящее время приходится около 60% лесопокрытой территории, которая распределяется между ними практически в равной степени. Основные массивы сосняков расположены в Приангарье. В северо-восточной части территории лиственница занимает положение главной лесообразующей породы. При очень высокой экологической амплитуде у лиственницы сибирской отчетливо прослеживается смещение ее ареала в сторону засушливого экстракон- тинентального климата и развития многолетней мерзлоты. Смешанные на- саждения с кедром она образует обычно на контакте светло- и темнохвойного поясов, с елью - в долинах, логах, на вогнутых склонах с подтоком грунтовых вод и на склонах северных экспозиций, с сосной - на теплых южных склонах или достаточно прогреваемых почвах легкого механического состава. Расширение площади лиственничников за счет темнохвойных лесов определяется в значительной мере за счет пожаров, а также сплошных рубок.
В центральной части района исследований в условиях теплого и умеренно влажного климата доминируют сосновые таежные ландшафты, распространение которых ограничивается неблагоприятным тепловым режимом почв. В случае их развития на почвах с жестким режимом увлажнения, который не выдерживает даже лиственница, например песчаных или супесчаных почвах, они переходят в разряд экстразональных. К примеру, это сосновые лишайниковые фации, развитые на высоких песчаных увалах северной части Братского водохранилища.
Район исследований отличается рядом важных климатических особенностей, обусловленных континентальностью климата, что определяет региональное структурное своеобразие ландшафтов, функционирование и направление их развития. Коэффициент континентальности по показателю А
К = 120 20, где А - амплитуда годового хода температуры воздуха, ф -широта места, составляет от 60% на западе региона до 85% - на востоке.
Судя по показателям атмосферного увлажнения, на большей части территории должна быть распространена лесостепь, для которой свойственно умеренное увлажнение, вместе с тем это таежная территория. Это возможно благодаря сезонному промерзанию грунтов или распространению многолетней мерзлоты. Обильный подлесок и мхи в темнохвойно-таежных ландшафтах предохраняют почву от прогревания, в результате чего здесь даже в конце лета можно встретить лед сразу под дерновой подстилкой. На тесную взаимосвязь между мерзлотой и таежной растительностью указывал В. Ф. Тумель [38, с. 124], который писал: «Вечная мерзлота изменяет, главным образом, режим подземных и поверхностных вод и способствует развитию благоприятной для ее сохранения растительности».
Вместе с тем эта взаимосвязь легко может быть нарушена. Темнохвой- но-таежные геосистемы, расположенные в экотонной полосе со светлохвойными, функционируют в настоящее время в условиях сухого континентального климата, сформировавшегося еще в плиоцене. Это системы с жесткими связями составляющих их элементов, которые обладают слабым компенсационным механизмом внешним воздействиям, поскольку утрата даже одного из них отражается на всей системе и может стать причиной ее разрушения. Возможность их нормального существования обеспечивается за счет сохранения многолетней мерзлоты, «поставляющей» влагу корневой системе деревьев, и смягчающей роли фитоклимата, который создают сами леса. Нарушение этого баланса приводит зачастую к полному уничтожению тем- нохвойно-таежных геосистем. Об этом свидетельствуют многочисленные примеры их динамических замещений - например, байкало-джугджурскими
Известия Иркутского государственного университета 2016. Т. 15. Серия «Науки о Земле». С. 44-65
условно-длительнопроизводными лиственничниками в отрогах Лено- Ангарского плато.
Отличительная особенность региона - широкое распространение в пределах древних и современных речных долин карстующихся карбонатных, сульфатных и соленосных пород, а также лессовидных отложений - мелкоземов различного генезиса. В связи с длительностью своего развития они наложили глубокий отпечаток на распределение подземных и поверхностных вод, морфологию земной поверхности. В южной части региона отмечается развитие солончаков и солонцов. При этом большое значение имеет не только характер геологического строения местности, но и гидротермический режим почв, которые глубоко промерзают во время малоснежной зимы. В начале весны почвы подвергаются интенсивному солнечному воздействию, так как снег на открытых участках сходит очень быстро. Их поверхность оттаивает и иссушается, в то время как более глубокие горизонты остаются промерзшими. Влага, возникающая при их оттаивании, перемещается вверх и испаряется. Поскольку этот период отличается крайней засушливостью, то нисходящих потоков влаги, поступающих с осадками, нет. В результате в течение всей весны и начала лета происходит накопление солей в верхней части почвенного профиля. С наступлением более влажного летнеосеннего периода легкорастворимые соли выносятся, но карбонаты кальция и магния остаются. Их удержанию способствует развитие во всех депрессиях длительной сезонной мерзлоты, препятствующей просачиванию воды с растворенными в ней солями. Накоплению солей в почвах содействуют также климатические условия, характеризующиеся малым количеством осадков и преобладанием испаряемости над поступлением влаги с осадками в подтаежной и степной части территории [23; 27]. Все это определяет в южных подтаежных частях региона существенную трансформацию ландшафтов в сторону расширения площади серийных факторальных типов, отличающихся жесткими взаимосвязями элементов, что в конечном итоге приводит к развитию здесь процессов опустынивания земель.
В подгорной части Восточного Саяна среди светлохвойных травяных низкоравнинных ландшафтов островное развитие на карстующихся кембрийских породах получили луговые степи. Их развитие, как уже отмечалось, было приурочено к оптимальной фазе межледниковья благодаря сохранению кембрийских проницаемых, легкорастворимых отложений. Вероятно, что остепнение подтаежных геосистем на границе со степными островами также довольно древний фактор, унаследованный со времени, когда в регионе были развиты перигляциальные степи с сосновыми редколесьями. Эти степи отличаются большой ежегодной продуктивностью фитомассы и значительной скоростью биологического круговорота [41], что служит показателем их устойчивости.
В южной и прибайкальской частях региона, на о. Ольхон (оз. Байкал) в пределах крупных речных долин и межгорных понижений на лессовидных покровных суглинках развиты сухие степи центральноазиатского типа. Им свойственна опустыненность, характерная для степей Забайкалья, чему способствуют особые метеоэнергетические условия, создающиеся в замкнутых понижениях. Это фрагменты реликтовых степей региона, которые древнее тайги. Слабая устойчивость этих ландшафтов напрямую связана с проблемой опустынивания, которая сводится к сокращению и разрушению биологического потенциала земель. Особенно опасны эти явления в сочетании с хозяйственной и рекреационной дестельностью в пределах участка Всемирного природного наследия - оз. Байкал.
Особое место в ландшафтной структуре региона занимают светлохвойные травяные низкоравнинные подгорно-подтаежные ландшафты, которые развиваются в единой системе с луговыми степями. С одной стороны, они являются довольно древними образованиями, появление которых датируется плиоценом, с другой - их экологический оптимум близок к луговым степям с разницей в увлажнении, которое в настоящее время неблагоприятно для развития лесов. Очевидно, что все эти факты свидетельствуют о низкой степени устойчивости светлохвойных травяных ландшафтов и о возможности их быстрой трансформации.
Современные преобразования ландшафтов
Естественные тенденции развития процессов остепнения, проявляющиеся в регионе на протяжении 40 млн лет, усугубляются резким потеплением климата, регистрируемым с 70-х гг. XX в. В настоящее время, по оценкам международных экспертов, в центральной и юго-восточной части региона фиксируется один из самых высоких трендов потепления климата на Земле (до +3,5°С за 100 лет) [43; 44]. На этом фоне практически все метеостанции региона отмечают тенденцию к уменьшению годовых сумм осадков и повышению температуры почвы. Это способствует расширению площади степей.
Антропогенная деятельность усиливает сложившиеся тенденции, обостряя неблагоприятные процессы. Исследования температуры поверхности, проведенные инфракрасным радиационным термометром в диапазоне электромагнитного спектра 8-12 мкм в послеполуденное время с борта вертолета, показали, что разница летних температур между перегретыми открытыми участками и таежными светлохвойными фациями достигает 20° С [18; 46; 47]. Под влиянием антропогенной деятельности в подгорных подтаежных светлохвойных травяных ландшафтах происходит остепнение почв, которое выражается в приближении к поверхности карбонатного горизонта, снижении кислотности, появлении солонцеватости, уплотнении.
Сложившиеся тенденции преобразования региональной структуры ландшафтов свидетельствуют о развитии процессов ксерофитизации и опустынивания, и как следствие, - замены подгорных светлохвойных травяных типов геосистем на лугово-степные - в первом случае и разрушения структуры сухостепных фаций - во втором.
Для региона характерны проблемы, связанные с размещением крупных промышленных производств и низким потенциалом самоочищения атмосферы, открытыми разработками полезных ископаемых, широкомасштабными рубками леса, сельскохозяйственным воздействием и др. При этом происходит трансформация вещественно-энергетических потоков, в частности, при формировании «островов тепла» и загрязнении среды (рис. 2).
Рис. 2. «Остров тепла» в пределах Иркутска
а - отображенный при помощи изолиний среднесуточных температур воздуха 11.12.2006; б - изображение на космическом снимке с искусственного спутника Земли (ИСЗ) «ЬаМ8а1-ТМ» 11.12.2012 (темные оттенки)
Загрязнение окружающей среды усугубляет ситуацию. Так, даже низкая концентрация загрязняющих веществ, в частности 802, в районах техногенного воздействия крупных промышленных центров [45] приводит к повышению активности транспирации растений и развитию процессов их обезвоживания, которые на юге региона в период начала вегетации сопровождаются экстремально низкими значениями относительной влажности воздуха, характерными сухостепным условиям. В сфере интенсивного техногенного воздействия отмечается снижение прироста сосняков, очаговое усыхание, отсутствие возобновления. Дополнительный привнос минеральных элементов создает условия повышенной конкурентоспособности мелколиственных и лугово-степных сообществ.
Подгорные подтаежные травяные низкоравнинные ландшафты подвергаются наиболее интенсивной и разнообразной антропогенной нагрузке: сельскохозяйственной, горнодобывающей. На них также воздействуют крупные промышленные предприятия Иркутско-Черемховской агломерации, которые относятся к числу наиболее опасных загрязнителей окружающей среды России. Слаборасчлененнный рельеф плохо препятствует распространению поллютантов, которые достигают предгорий Лено- Ангарского плато, Восточного Саяна и Онотской возвышенности. Ореол загрязнения в пределах равнины достигает 13 тыс. км2 (рис. 3).
В результате интенсивного антропогенного воздействия происходит трансформация подтаежных геосистем, развитие лугово-степных североазиатских типов, а также образование мелколиственных устойчиво-длительно-производных типов.