Текстура, разнообразие и экологическое состояние ландшафтов долины реки Рахмы

На протяжении последних четырех лет изучении ландшафтов родного края - одно из ведущих, направлений исследовательских работ членов факультатива "Историческая география и экология" школы №134 г. Н.Новгорода. Помимо изучения ландшафтов населенных пунктов где члены факультатива проводят летние каникулы, изучаются ландшафты ближних и дальних окрестностей самой школы, расположенной в бассейне р. Рахмы - Ржавки. Одно из целей этих исследований - оценка экологического состояния природы долины р. Рахмы и ее притоков.

Поскольку ландшафт есть взаимосвязанный комплекс различных компонентов неорганической и органической природы, а также деятельности человека (мы употребляем термин "ландшафт", следуя Ф.Н. Милькову, в общем смысле) и как таковой, более полон и многокомпонентен, чем тесно связанные с ним экосистема и биогеоценоз, то ясно, что всякая оценка экологического состояния любой природной системы должна базироваться, прежде всего, на описании ландшафта. Только после этого возможно квалифицированно судить о способности ландшафта к самовосстановлению, саморегуляции, а также о возможности оптимизировать ландшафт, т.е. осуществить в нем такие действия, результат, которые будут способствовать его самовосстановлению, или, как минимум к стабилизации.

Последние два показателя, т.е. способность к самовосстановлению и возможность оптимизации и лежат в основе распространенной оценки экологического состояния любой природной и природно-экологической системы (в последнем случае она называется оценкой эколого-экономической ситуации).

Поэтому в настоящей работе содержится, во-первых, описание ландшафтов долины р.Рахмы и ее притоков, а во-вторых, сделана попытка оценить способность ландшафтов к самовосстановлению и возможности их оптимизации.

Материал для настоящих наблюдений был собран в летние полевые сезоны 1998 - 2001 гг.

Собранные материалы послужили основой для наших экзаменационных работ по курсу географии за 9 класс и нашли отражение в статьях в местной печати в научных сборниках.

Наша работа распределилась следующим образом: исследования по Чеке вели Карина Храмова, Таня Давыденко и Лена Алехина; исследования по Юле вела Наташа Архипович при участии Светы Котовой, ей же принадлежат составление по материалам остальных описание географического положения и вычисление меры разнообразия; Саша Красных проводил исследования по Грабиловскому и Кузнечихинскому ручьям.

Материал по Старке и прочим речкам мы взяли у нашего научного руководителя, который собрал их еще несколько лет назад и у которого они лежали мертвым грузом.

Географическое положение бассейна Рахмы - Ржавки

Р. Рахма, правобережный приток р. Волги, собирает свои воды со всей нагорной части города Нижнего Новгорода, а от части с территории Кстовского района. Речка находится в зоне (или подзоне) смешанных лесов, что доказывается здесь наличием, с одной стороны, широколиственных, лесов (дубрав) и их дериватов, а, с другой, - сосен-останцев и ряда видов растений, свойственных хвойным и широколиственным лесам: можжевельника, грушанок, рамишии, майника, седмичника, кислицы, черники, брусники.

По геоморфологическому районированию области, бассейн реки находится на севере Приволжской возвышенности, в ее слабо о эродированной, полого-холмистой части, абсолютные высоты достигают 205 м. Превышение истоков речки над ее устьем достигает 40 м.

По карте дочетвертичных отложений здесь расположена область отложений горных пород пермской системы палеозойской эры, т.е. эти породы выходят на дневную поверхность. Действительно, пестро-цветные глины, мергели, опока, песчаники, известняки и доломитизированные известняки встречаются в обнажениях берегов по всему бассейну речки.

По почвенной карте области район исследований, находится в области распространения серых лесных почв широколиственных, лесов, суглинистых по механическому составу и в различной степени оподзоленных. Под почвами залегают четвертичные суглинки, имеющие лессовидный характер (палевый цвет, пористость, наличие раковин моллюсков, способность сохранять вертикальные стенки оврагах и обрывах).

По карте почвенно-эрозийных районов области бассейн Рахмы лежит в центральном почвенно-эрозийном районе, где расчлененность территории составляет до 2 км оврагов и балок на 1 км территории. Степень эродированности почв достигает 30%, -т.е. 30% почв затронуты эрозией почвы (/в основном, смыв почв, реже - оврагообразование).

По агроклиматическому районированию области - здесь северо-западный умеренно теплый и влажный подрайон такого агроклиматического района, как возвышенное правобережье. Его климатические характеристики следующие: средняя продолжительность безморозного периода около 150 дней; в холодный период (ноябрь-март) температура поверхности почвы, покрытой снегом, отрицательна; годовая сумма осадков 675-680 мм, при этом сумма осадков холодного периода составляет 38% годового количества осадков; снежный покров образуется обычно во второй половине ноября и сохраняется до апреля, всего дней со снежным покровом в среднем 154; испаряемость составляет 400 - 600 мм, избытка и дефицита влаги нет; среднемесячная температура января от -8° до -18°, среднемесячная температура июля от +16° до +20°; годовые температуры +5° - +4°; сумма положительных температур за вегетационный период составляет в году 2050° - 2100°, сумма осадков за вегетационный период, от 300 до 325 мм; в годовой розе ветров преобладают западные ветры.

Исследуемая территория находится в таких фитохориях земного шара и Восточной Европы, как Голарктическое царство, Циркумбореальная область, Евросибирская подобласть, Европейская провинция, Прибалтийско-волгоднепровский округ и флора долины Рахмы и ее притоков (дуб со спутниками, сосна и ее спутники) является типичной для упомянутых фитохорий.

По ботанико-географическому делению Восточной Европы исследуемый район находится в Голарктическом доминионе, Европейской широколиственной области, Восточноевропейской провинции, Среднерусской подпровинции, для которой характерны, в основном, широколиственные леса, что и наблюдается на исследуемой территории.

По ботанико-географическому делению области исследуемый район находится в Приокском дубравном подрайоне (характеристика ясна из названия). По лесорастительному районированию области территория находится в Окско-Волжском районе, фактически представляющем собой переходную полосу между смешанными лесами и дубравами.

По зоогеографическому районированию бассейн Рахмы находится в Голарктической области, Евро-Сибирской подобласти, относится к фаунистическому комплексу смешанных и широколиственных лесов. Фауна суши и вод (лесные вороны, сороки, лягушки, зеленая жаба, разнообразные моллюски и насекомые) являются типичными представителями этой зоохории,

Типы ландшафтов и их современное состояние

1.Водные (аквальные) ландшафты: речки, ручьи, родники, пруды, болота

Из них загрязнены сточными водами (бытовыми и промышленными) Северная Чека, Дубенка (Анкудиновка), Старка, Ковалиха, ручей Агрономический, ручей овражный. Речки меандрируют почти все, за исключением верхнего течения Дубенки, Старки и Чеки. На некоторых участках ряд речек течет в каньонообразных руслах относительной глубиной до 3 м (Дубенка, Paxма, Старка, Северная Чека). В нижнем течении долины речек террасированы, кое-где усматриваются две террасы (Юла, Дубенка-Анкудиновка, Рахма), причем крутым и обрывистым является чаще всего левый берег. В долинах всех речек выходят на поверхность родники, из них наиболее мощные имеются в долинах Рахмы у Высоковской церкви, в долине Юлы у Б.Константинова, в долинах С.Чеки и Кадочки в массивах коллективных садов, в долине Дубенки в пос. Александровка.

В ряде случаев в долинах речек у выходов грунтовых вод образовались болота низинного и даже переходного типов с пушицей. Это болотца в долинах Дубенки, ручья Кузнечихинского, ручья Грабиловского.

Берега речек и ручьев, прудов покрыты сорной растительностью, а так же сообществами с доминированием рогоза, лесного камыша, различных осок, зарослями ив с преобладанием ивы трехтычинковой, ломкой, белой, с примесью ивы русской, тополей черного и белого. Черная ольха встречается по берегам ручьев Грабиловского, Кузнечихинского и речки Дубенки по выходе ее из черты города.

В русле ручьев и речек встречаются различные водоросли-макрофиты (чаще всего кишечница, ряски, элодея). В водах Ковалихи, Старки, Рахмы (выше Микрорайона Верхние Печеры), С. Чеки (выше пос. Ляхово), Дубенки (в пределах городской черты) эти водные растения не встречаются. В самих руслах реки и по берегам встречаются такие редкие в Н. Новгороде и охраняемые растения, как ирис желтый (р.Рахма, ручей Агрономический), белозор болотный (р. Юла), сыть бурая (ручей Марьинский), манник литовский (р.Сев.Чека). В приречные сообщества внедрились одичалые декоративные виды недотрога железистая и иглистый огурец, эхиноцистис. В долинах ручьев и речек Юлы, Кузнечихинского, Грабиловского, Кадочки образованы пруды. Пруды также образованы по склонам долин; они питаются непосредственно родниками (у селений Анкудиновка, Федяково, Новопокровское, Утечино). В верховьях р. Сев.Чека, в центре микрорайона ул. 40 лет Победы находится заброшенный строительный котлован, питаемый подземными, сточными водами, а также дождевой и талой водой, где произрастает редкое растение ива пурпурная и сложился интересный фаунистический комплекс, включающий в себя зеленую жабу, 4 вида моллюсков и др.

Ландшафты данного типа используются: пруды - для рекреации, забора воды для полива садов и огородов, отчасти для водопоя скота; берега Чеки, Дубенки, Старки, Рахмы, Агрономического ручья, Овражной речки, Ковалихи используются как мусорные свалки.

2.Лесные ландшафты

Включают в себя различные дериваты дубрав (березняки, липняки). Наибольшие их массивы сохранились по р. Кузнечихинскому, р. Марьинскому, р. С. Чека.

По степени сохранности можно выделить три типа:

1. Разреженные леса паркового типа Архиерейская роща у пос. Высоково. Подрост и возобновление практически отсутствуют, в травяном покрове преимущественно сорно-луговые виды. Почти такая же роща, только не липовая, как Архиерейская, а березовая находится в долине р. Чеки у Ляхова.

2. Заросли кустарников (преимущественно лещины) с возобновлением и подростом основных древесно-кустарниковых пород широколиственного леса и с травостоем из сорно-луговых видов с примесью видов, свойственных широколиственному лесу.

Распространены по речкам Дубенке-Анкудиновке, Чеке, Юле, ручью Марьинскому. Используются для рекреации, пастьбы скота, заготовке кольев и сбора орехов.

3. Различные дериваты дубов и кустарных пород широколиственного леса, с травостоем, преимущественно типичным для широколиственного леса. Распространены по ручью Кузнечихинскому, Грабиловскому, Марьинскому, речкам Чеке, Дубенке, Юле. В ряде лесов эродированным встречаются необычайные для широколиственных лесов спутники ели и сосны майник, седмичник, кислица, грушанки, рамишия (ортилия), брусника, черника, орляк, фегоптерис буковый, можжевельник (ручей Марьинский, ручей Грабиловский, р. Чека, р. Юла). По р. Дубенке среди дубравы произрастают сосны.

В лесах встречаются редкие и охраняемые растения: дремлик чемерицелистный, башмачок настоящий, ветреница дубравная.

По опушкам и в разреженных насаждениях встречаются одичалые культурные растения: кизильник черноплодный, смородина красная, крыжовник, черемуха виргинская, роза эглантория, груша обыкновенная и уссурийская, яблоня домашняя, ежевика аллеганская и пр.

По р. Ковалихе встречаются рощи американского клена с обильным подростом и возобновлением этого же вида и с крайне разреженным травостоем. Леса используются для рекреации, вырубки кольев, пастьбы скота.

3. Массивы коллективных садов по склонам

Распространены в долинах ручьев Кадочка, Овражный, Марьинский, речек Старка, Дубенка, Чека. Рельеф террасирован, почва окультурена с большим содержанием гумуса. В садовых массивах сохранились родники и устроены пруды, близ выхода грунтовых вод иногда сохранились заболоченные участки. Характерно загрязнение берегов ручьев, а также оврагов бытовым мусором.

4. Луговые ландшафты

Распространены по склонам и днищам долин. Представлены различными сообществами с доминированием овсяницы луговой, костра безостого, ежи сборной, мятликов, реже - пырея.

Заболоченные луга характеризуются доминированием камыша лесного. На склонах в рельефе выделяются микротеррасы, образованные пасущимся скотом, крутые склоны часто эродированы.Почвы по склонам оподзолены (особенно сильно- по левому берегу р. Чеки у Б. Константинова). Склоны с южной экспозицией б.-м. остепнены, особенно нижнее течение р.Юлы, Дубенки-Анкудиновки и Рахмы. Здесь произрастают типчак, тимофеевка степная, клевер горный, земляника зеленая, хатьма тюрингенская, ястребка ядовитая, резак обыкновенный, прозанник крапчатый, мытник Кауфмана и др. По луговым склонам долины р. Дубенки и ее балок произрастают сосны - останцы, по р. Грабиловскому - самосевные сосны (семена - из ближних сосновых посадок). Повсеместно встречаются на лугах ивы, вязы, лещины, березы, одичавшие культурные растения: розы, груши, боярышник, яблони.

По заболоченным днищам и по склонам имеются заболоченные луга, переходящие в низинные болота, а по р. Кузнечихинскому и р. Дубенке - в переходные с пушицей широколистной. Почвы здесь торфяно-глеевые на карбонатном субстрате (по терминологии местных жителей - "чернозем"), весьма плодородные. Распространены сообщества с доминированием камыша лесного с участием рогоза широколиственного с примесью рогоза узко лиственного, осок (желтой, черной, желтосытевой и др.), сабельника и т. п. Встречаются такие редкие для города и охраняемые растения, как блисмус сжатый (р. Юла, р. Кузнечихинский), белозор болотный (р. Юла), пальчатокоренник мясокрасный (р. Грабиловский, р. Кузнечихинский), дремлик болотный (р. Дубенка).

По днищам долин р. Старки, р. Дубенки проложены подземные коллекторы сточных вод, что сопровождалось значительным перемещением грунта, вследствие чего почва здесь только еще формируется, а луга носят характер пустырей с преобладанием бурьянистых растений (крапива, лебеда, марь и др.), из злаков развивается пырей и ежа.

Заболоченные луга с торфяно-глеевой почвой на карбонатном субстрате ("чернозем") используются местными жителями и садоводами - членами товариществ для добычи "чернозема" в качестве удобрения и почвы для рассады.

5. Селитебные ландшафты

Распространены в верховьях Юлы (д. Бешенцево) по р. Кузнечихинскому (д. Кузнечиха), низовьях Рахмы (д. Утечино) и по Дубенке (пос. Дубенки). Представляют собой сочетание комплексов усадьбы (жилой дом, хозяйственные постройки, сад, огород) с луговинами рельеф террасирован по склонам (искусственно), почва в садах и огородах окультурена, имеющиеся родники обустроены, распространено уличное озеленение. Характерны свалки бытового мусора в оврагах.

6. Искусственные лесные насаждение

Распространены в долине р. Грабиловского, где представлены посадками сосны обыкновенной и лиственницы сибирской и в верховьях р. Юлы. Река, где представлены многорядной аллеей различных видов тополей. Из высаженных древесных видов растений самосевом возобновляются сосны, но не в насаждениях, а на ближайших луговинах, и тополя.

В насаждения активно проникают древесно-кустарниковые и травянистые виды широколиственного леса: вязы, клен, лещина, калина, жимолость, медуница, сныть и др., а также одичалые культурные виды: крыжовник, свидина побегообразующая, боярышник и др.

Интересной флористической особенностью тополевых насаждений является произрастание в них травянистых растений, свойственных смешанным и хвойным лесам: рамишия однобокая и грушанка малая.

Лесные насаждения используются для рекреации и пастьбы скота.

7. Техногенные ландшафты

Насыпь однопутной железной дороги в долине реки Дубенки - Анкудиновки. Насыпь сложена песком и гравием, относительная высота до 2 м, ширина до 6 м у основания. Покрыта луговой растительностью с преобладанием ежи сборной, пырея, овсяницы луговой. Встречаются бурьянные виды, виды, свойственные остепненным склонам соседних луговин (тимофеевка степная, прозанник, земляника зелёная, резак, белокудренник чёрный, таволга шестилепестная и др.) В массе произрастают одичалые культурные растения: земляника садовая, яблони, груши, боярышники, сливы, розы и другие. Встречаются редкие заносные растения: зопник клубненосный, амброзия полыннолистая, циклахена дурнишниколистая и др.

Какова способность к самовосстановлению этих типов ландшафтов и насколько возможна их оптимизация?

Результаты и их обсуждение

Практически все лесные ландшафты, за исключением Архиерейской рощи, имеют возобновление основных древесно-кустарниковых пород, что свидетельствует об их хорошей способности к самовоспроизведению. Наличие в лесных ландшафтах различных редких и охраняемых видов растений (орхидей, ветреницы дубравной и др.), а также видов, свойственных не широколиственным, а смешанным лесам (грушанки, майник, можжевельник), следует отнести за счет результатов деятельности человека, приводящих к умеренной дигрессии лесов, из-за чего там постоянно образуются экологические ниши (или освобождаются?), занимаемые вышеупомянутыми растениями по своим экологическим свойствам являющимися субдоминантами и ассектаторами, находящиеся в несколько угнетенном состоянии. Слабая дигрессия способствует некоторому улучшению их экологического состояния. Лесные ландшафты можно оптимизировать санитарными рубками, в лесопарках - прокладкой сети асфальтовых дорожек и посадками колючих кустарников для предотвращения бессистемного стаптывания.

Луговые ландшафты, как образовавшиеся под влиянием выпаса скота и сенокошения существуют постольку, поскольку есть эти виды деятельности человека. Оптимизировать их можно путем борьбы с эрозией почвы (обсадка овражков древесно-кустарниковыми насаждениями), разрастанием колючих бурьянистых растений (систематическое отдельное их скашивание). Луга по днищам балок в целях борьбы с закочкариванием можно оптимизировать периодическим дискованием.

Ландшафты массивов коллективных садов и селитебные ландшафты также существуют поскольку, поскольку существует соответствующая деятельность человека. Оптимизировать их можно путем дальнейшего террасирования склонов, путем утилизации отходов и т. п.

Что касается водных ландшафтов, то, по наблюдениям нашего научного руководителя и отчасти по нашим наблюдениям, проточные водоемы обладают значительной способностью к самоочищению от загрязнения бытовыми и промышленными стоками. В водах Рахмы, Дубенки, Чеки появляются водорослях, ряска, элодея. Пруды же, предоставленные сами себе, заиливаются и зарастают. К мерам по оптимизации относятся прекращение спуска сточных вод, или их более усиленная очистка в местах спуска, прекращение захламление водоемов бытовым мусором, периодический спуск и очистка прудов.

Вышеприведенных данных в принципе достаточно для оценки экологического состояние ландшафта, однако, имея в виду, что такой показатель экологического состояния, как устойчивость. В экологии традиционно связываются с разнообразием экосистем, мы решили оценить разнообразие ландшафтов долины речки Рахмы.

В ландшафтоведении, как в экологии и фитоценологии в качестве количественной меры разнообразия используются информационный индекс Шеннона - Винера:

По этой формуле нами было подсчитано разнообразие ландшафтов для долины р. Рахмы и ее притоков, взятых месте. Для каждого притока первого подряд и для основного русла Рахмы посчиталось число различных типов ландшафтных контактов, затем общее число всех ландшафтов контактов, вычислялась частота различных типов ландшафтных контактов и т.д.

Оказалось, что разнообразие ландшафтов долине Рахмы и ее притоков, взятых вместе, составляет приблизительно3 бита, что примерно столь же, как и флористическое разнообразие использующегося для рекреации соснового леса типа Стригинского бора, имеющего удовлетворительную оценку экологического состояния.

Наибольший вклад в ландшафт разнообразие внесли контакты аквальных (прибрежно-водных) ландшафтов лугами (0,5 бита), прибрежно-водных ландшафтов с садами (0,45 бита) и прибрежно-водных ландшафтов с лесами (0,4 бита).

Из этого следует, что любые преобразования ландшафтов долин малых рек в обязательном порядке должны предусматривать сохранение прибрежно-водных ландшафтов; также желательно разбивать по безлесным берегам речек массивы коллективных садов; по способности сохранения устойчивости ландшафтов близки к лесам.

Подобный вывод вполне согласуется с принципами охраны малых водоемов города.

Заключение

Подытоживая наши наблюдения, можно заключить, во-первых, что ландшафт долин реки Рахмы и ее притоков в значительной степени испытывает на себе антропогенное воздействие человека. Различные виды хозяйственной деятельности (строительство, сельское хозяйство, промышленность, рекреация) привили к возникновению таких типов ландшафтов, как селитебные, луговые лесопосадки, массивы коллективных садов, пруды…

В лесных ландшафтах произошло более-менее выраженные дигрессивные процессы вплоть до превращения лесов в разреженные насаждения парковидного типа и в заросли кустарников. Кроме этого, наблюдается повсеместное загрязнение ландшафтов бытовым мусором, а водоемов - промышленными и бытовыми стоками.

Все это ведет к значительной пестроте ландшафтов.

Пестрота ландшафтов обусловлена и взаимопроникновением различных типов ландшафтов "друг в друга". Например, массив коллективных садов по р. Чеке включает в себя небольшие участки лесов, лугов, в том числе заболоченных лугов, прибрежно-водной растительностью по берегам речки.

Во-вторых, в долинах речек сохранились, пусть и на небольшой территории и в измененном состоянии флористические комплексы и растительные сообщества, характерные для мало нарушенных лесных ландшафтов этого же района (типа дубравы Ботанического сада), а также редкие растения и редкие флористические комплексы; существование этих последних, на наш взгляд, объясняется, опять-таки воздействием человека.

В целом, поскольку все типы естественных ландшафтов обнаруживают способность к самовосстановлению, а антропогенные ландшафты сохраняются в своей основе неизменными, и кроме того, возможна оптимизация ландшафтов, следует заключить, что экологическое состояние долины Рахмы ее притоков удовлетворительно.

Если же оценить экономико-экологическую ситуацию, то мы должны ввести в рассмотрение еще один показатель - стабильность хозяйственной деятельности.

По данным археологических раскопок, проводимых в бассейне р. Рахмы научно-исследовательскими предприятием "Регион" (ответственный исполнитель - канд. ист. наук Грибов Н.Н.) бассейн речки был освоен славяно-русским населением непрерывно с XIV в. все современные селения существуют на месте славянских селищ той эпохи, что говорит о стабильности хозяйственной деятельности.

О стабилизации хозяйственной деятельности, достижении некоторого "равновесия с природой" свидетельствует и наличие лесов, в т.ч. и искусственных в долинах речек по пологим склонам, удобным для сельскохозяйственного освоения, но все же пощаженных, а также наличие небольших лесков в массивах коллективных садов.

Традиции охраны природы здесь наблюдались и в прошлом: по склону левобережной части долины р. Юлы у дер. Мордвинцево располагается роща Загорки, в прошлом веке охранявшаяся самими крестьянами: следили, чтобы ранее назначенного крестьянской общиной времени не рвали орехи и не выпасали там скот и не рубили орешник на копья.

Таким образом, и экономико-экологическую ситуацию в долинах р. Рахмы и ее притоков следует признать как удовлетворительную.