Тундра и ее экологические проблемы

1.2. Сезонность, почва, растительный и животный мир Тундры

В данном параграфе особое внимание уделим временам года в Тундре, разновидностям и свойствам почв Тундры, а также растительному и животному миру.

Начнем с рассмотрения особенностей каждого времени года в тундровой зоне.

Зима  в тундре по температурным условиям мало отличается от зимы в ледяной зоне. Средняя температура воздуха и январе колеблется в сибирских тундрах в пределах 20-32°С, в европейских же этот месяц значительно теплее. Наиболее существенное различие между тундрой и ледяной зоной в зимний период состоит в продолжительности сплошной полярной ночи. В тундре она намного короче и длится обычно не свыше 1-2 месяцев. Под 70° с. ш. полярная ночь продолжается более 60 суток, а в бассейне Анадыря ее не бывает совсем.

Покрытые снегом равнины тундровой зоны, пронизываемые холодными южными ветрами, зимой кажутся безжизненными. Даже постоянные обитатели тундры, такие, как северный олень и песец, в поисках корма часто откочевывают на юг, в лесотундру. Деятельны и хорошо приспособлены к зиме лемминги. Прокладывая ходы под снегом, они питаются побегами растений и даже размножаются в это трудное для всех обитателей тундры время. В тяжелых условиях находится зимой животный мир неглубоких пресных озер и рек, большинство которых в сибирских тундрах промерзает до дна. При этом одна часть животных в суровые зимы гибнет, другая приспособилась даже к более или менее длительному промерзанию водоемов. Из числа последних особенно удивительна черная рыба, или даллия (Dallia pectoralis). Встречается она в водоемах Чукотки и Аляски и имеет некоторое промысловое значение. Эта небольшая рыбка из подотряда щукообразных зимует в зарослях мха или, находясь в промерзающих водоемах, тоже фактически превращается в кусок льда, причем, впадая в состояние глубокого анабиоза, переносит длительное промерзание безболезненно, вновь «оживая» после оттаивания.

Весна в тундре, как и в ледяной зоне, в значительной мере является весной света, а не тепла. Переход средней суточной температуры воздуха через 0° в тундрах Западной и Восточной Сибири совершается очень поздно, в первой декаде июня, и лишь в европейских и дальневосточных тундрах наступает раньше, в течение мая. В начале весны продолжает нарастать высота снежного покрова. Средняя мощность его достигает 50-70 см, в тундрах Восточной Сибири она снижается до 40 см и менее. В самом конце весны, а местами уже в июне сходит снег, и вскрываются реки.

Лето в тундрах холодное, с обилием солнечного света. Сплошной полярный день под широтой 70° длится около 64 суток. Число дней со средней суточной температурой выше 10° на севере зоны равно 10 и лишь на юге возрастает до 30, местами до 40-50. Переход от зимних аспектов к летним здесь поразительно резкий: едва успеет стаять снег, как почва покрывается зеленой травой и яркими цветами. Происходит это потому, что большинство тундровых многолетников встречает лето уже с готовыми побегами и листьями. Погода летом неустойчива: часто дуют резкие северные ветры, сопровождающиеся похолоданием, иногда выпадает снег, и вместе с этим случаются по-настоящему жаркие дни с температурой воздуха до 25-30° и выше. На вторую половину лета здесь приходится максимум атмосферных осадков, которые выпадают в виде моросящих дождей.

Осень характеризуется быстрым снижением температуры, увеличением числа дней с осадками, ранним образованием устойчивого снежного покрова и замерзанием рек. Переход средней суточной температуры воздуха через 0° в поселке Тикси (восточносибирская тундра) совершается 21 сентября, в тундре Кольского полуострова - в середине октября.

Теперь обратим внимание на состав и состояние тундровых почв и растительный мир Тундры. Недостаточное испарение и близкое к поверхности залегание многолетней мерзлоты обусловливают переувлажненность тундровых почв - тундровых арктических на севере зоны и тундровых глеевых в ее центральной и южной частях. Переувлажненность влечет за собой активизацию глеевого процесса, весьма характерного для тундр. Именно с ним связана преобладающая у тундровых почв сизая или зеленоватая окраска. Другая их типичная особенность - малое содержание гумуса. Причина этого заключается не только в недостаточном количестве растительного материала, поступающего в почву, но и в крайне замедленных темпах его гумификации и минерализации. В итоге растительные остатки часто накапливаются на поверхности в виде тонкого торфянистого слоя.

Наличие многолетней мерзлоты определяет еще одну черту тундровых почв - неопределенность почвенных горизонтов, вызванную многократным перемещением почвенной толщи в результате процессов вспучивания и излияния грунтов. Интенсивность мерзлотных явлений нарастает к северным границам зоны.

Тундровые почвы кислые, бедные основаниями, с ничтожными запасами питательных веществ. Расположенные над многолетней мерзлотой грунтовые воды ультрапресные, гидрокарбонатные, с содержанием минеральных солей в пределах 0,1-0,15 г/л. Геохимические особенности тундровых ландшафтов хорошо передаются формулой А. И. Перельмана составленной для Большеземельской тундры:

Н - Fe (О, N, Р, К, Са, Na / Н, Fe, H2O, A1)

В геохимической формуле А. И. Перельмана место целого числа занимают типоморфинные элементы и ионы, активно мигрирующие в природных водах и во многом определяющие особенности всего ландшафта, в числителе указаны элементы и соединения, находящиеся в дефиците, в знаменателе - элементы и соединения, имеющиеся в избытке.

Важная ландшафтная особенность тундры - безлесье. До недавнего времени при объяснении этого явления старались найти одну-единственную причину, привлекая на помощь низкую летнюю температуру воздуха, высокую относительную влажность воздуха, сильные ветры, широкое распространение многолетней мерзлоты, несоответствие между транспирацией и поступлением воды в растение, неблагоприятные условия для прорастания древесных семян на мохово-лишайниковом покрове и т. д. В настоящее время большинство исследователей считает безлесье тундр зональным явлением, обусловленным комплексом неблагоприятных для леса факторов, среди которых ведущая роль принадлежит низким температурам воздуха в сочетании с высокой относительной влажностью.

Растительный покров тундр образован мхами, лишайниками, травянистыми растениями, кустарничками и отчасти кустарниками. Все они низкорослы и прижаты к земле, где используют тепло верхних горизонтов почвы и приземного слоя воздуха. Из-за краткости вегетационного периода в составе тундровых растений преобладают многолетники, среди них есть вечнозеленые. Очень распространены в тундрах стланиковые и подушковидные формы растений. Характер тундровых сообществ и особенно высота кустарничково-кустарниковых зарослей зависят от высоты снежного покрова, который спасает растения от сильных морозов и губительных ветров. А так как снег в тундрах залегает крайне неравномерно, то это обстоятельство наряду со сложным микрорельефом вызывает комплексность растительного покрова.

При движении с севера на юг в растительном покрове тундр можно наблюдать существенные изменения. Север зоны занят арктической тундрой, в которой разреженные мохово-лишайниковые с участием кустарничков тундровые группировки чередуются на низменностях с крупными массивами полигональных гипновых болот.

В средней части зоны развиты моховые и лишайниковые тундры, сменяющиеся восточнее Колымы осоково-пушицевыми кочкарными тундрами. Моховые тундры формируются на суглинистых дренированных грунтах, более или менее хорошо защищенных зимой снежным покровом. Лишайниковые тундры свойственны сухим участкам с песчаным и щебенистым грунтом, с маломощным снежным покровом. В напочвенном покрове их большую роль играют лишайники из рода клядония, служащие прекрасным кормом для северных оленей. В сходных с лишайниковой тундрой местоположениях встречается кустарничковая тундра. В ее растительном покрове господствуют стелющиеся и прижатые к почве арктоальпийские кустарнички: вороника (Еmpetrum nigrum), альпийская толокнянка (Arctous alpina), черника (Vaccinium myrtillus), брусника (Vaccinium vitis idaea), дриада, Кассиопея (Cassiope tetragona).

Юг зоны занят кустарниковыми тундрами, в которых широко распространены заросли низкорослых ив и березок. Заросли с преобладанием березок известны под названием ерника. Ландшафтное значение приобретают здесь сфагновые и травяно-гипновые болота с буграми мерзлотного происхождения. Среди них различают плоскобугристые и крупнобугристые болота. Последние характеризуются довольно мощной (до 4-6 м) торфяной залежью и очень неровной поверхностью - сочетаниями крутосклонных бугров высотой 1,5-4,0 м с переувлажненными понижениями (мочажинами).

С севера на юг вместе с улучшением почвенно-климатических условий усложняется структура растительного покрова и быстро нарастает валовой запас растительной массы и ее годичный прирост. Общий запас фитомассы в типичной и южной тундрах составляет 12,5-25 т/га, из них до 70-80% приходится на корневую систему.

Одну из важнейших особенностей тундровой зоны составляет широкое распространение пятнистых ландшафтных комплексов, приуроченных к глинистым и суглинистым грунтам. В них наблюдается чередование слегка выпуклых, реже вогнутых пятен голого грунта с трещинами и понижениями, заросшими травой и кустарничками. Встречаемость пятнистых ландшафтных комплексов и «плотность» в них голых пятен возрастают при движении с юга зоны на север. В подзоне типичной тундры Таймыра на долю пятнистых ландшафтных комплексов приходится от 5-10 до 15-20% всей ее площади, в арктических тундрах - до 20-30%, а сами пятна занимают до 80-85% площади пятнистых ландшафтных комплексов. В образовании пятнистых комплексов главную роль играют пучение грунтов и морозобойные трещины, подчиненное значение имеют выдувание и местами (юг зоны) вымокание.

По сравнению с ледяной зоной животный мир тундры значительно богаче и разнообразнее. Постоянно обитают здесь из млекопитающих северный олень, лемминги, песец, волк (Canis lupus), из птиц тундряная и белая куропатки (Lagopus mutus, L. lagopus), белая сова (Nyctea scandiaca). Летом появляются многие перелетные водоплавающие птицы: утки, гуси, малые лебеди (Cygnus bewickii), кулики, гагары (Gavia). В это время в питании многих птиц, особенно куликов, важную роль играют насекомые. Среди них первостепенное значение имеют комары. Излюбленные местообитания большинства птиц - озера и болота. В подзоне типичных тундр с водоемами и болотами связана половина всех гнездящихся птиц. Осенью ценным дополнительным кормом для многих животных тундры становятся грибы.

Из-за непродолжительного и холодного лета в тундре не живут амфибии и пресмыкающиеся. Реки и озера богаты ценной рыбой. В западной части зоны из лососевых встречается семга (Salmo salar), в сибирских водоемах - арктический голец (Salvelinus alpinus) и сиговые (Coregonus).

Общая зоомасса в типичных тундрах Западного Таймыра составляет около 90 кг/га. При этом, как и в природных зонах умеренного пояса, подавляющая доля ее, приходится на беспозвоночных обитателей почвы. Средняя многолетняя биомасса позвоночных в тундре - всего 126 кг/ кв.км.

Таким образом, в текущем разделе работы мы ознакомились с общими характеристиками тундровых зон, и можем переходить к более подробному рассмотрению особенностей Тундры и ее экологических проблем.

2. Тундра России

Тундра - природная зона субарктического пояса, расположенная между ледяной зоной на севере и лесотундрой па юге. Она характеризуется избыточным увлажнением при недостатке тепла, безлесьем, широким развитием мохового и лишайникового покрова, присутствием низкорослых кустарников и кустарничков. Термин «тундра» заимствован из языка саами, которые живут на Кольском полуострове и называют тундрой безлесные вершины гор. Тундра России протянулась широкой полосой вдоль северных границ.

Тундрой на территории России заняты арктические острова Колгуев, Вайгач, южный остров Новой Земли и материковое побережье Северного Ледовитого океана от Кольского полуострова на западе до Камчатки на востоке. Южная граница ее на материке проходит следующим образом: Мурманское побережье Кольского полуострова, юг Канина полуострова, Нарьян-Мар на Печоре, устье р. Оби, устье р. Таза, Дудинка на Енисее, Хатанга, дельта Лены, нижнее течение Индигирки, дельта Колымы. Восточнее Колымы материковая тундра как равнинная зона сильно сужается и на отдельных участках горы вплотную подходят к морскому побережью. Тем не менее и здесь зона имеет сплошное распространение, так как в ее пределы включаются акватории прилегающих морей. На Дальнем Востоке тундра получает значительное распространение в Анадырско-Пенжинской депрессии. В основном территория зоны располагается севернее полярного круга. Дальше всего на север она отодвигается в Средней Сибири, где в районе Хатанги ее южная граница переходит за 72° с.ш. На Дальнем Востоке вследствие воздействия Тихого океана южная граница тундры смещается на юг почти до 60° с.ш.

Преобладающий тип рельефа в тундре - плоские приморские низменности. Большая часть их еще недавно была покрыта водами морской бореальной трансгрессии. В тундрах Русской равнины, Западной и Средней Сибири наблюдаются ледниковые моренные формы рельефа различной сохранности. Плоские низменности местами прерываются возвышенностями и даже невысокими горными хребтами. Хребет Бырранга на Таймыре поднимается до 1146 м над ур. м.

Тундра получает тепла больше, чем ледяная зона (арктические пустыни). Однако и здесь низкие температуры воздуха и непродолжительность теплого периода составляют наиболее существенную черту климата. О его суровости свидетельствует средняя температура воздуха в июле: 5-6° на севере зоны и 10-11° на юге. В зоне нет ясно выраженного периода со средней суточной температурой воздуха выше 15°, следовательно, термические условия здесь никогда не приближаются к термическим условиям лета умеренных широт.

Количество атмосферных осадков в тундре умеренное - 200-400 мм в год. Значительная часть их выпадает в виде снега, который покрывает почву на протяжении 200-260 дней в году. Из-за низкой испаряемости баланс влаги положительный, т. е. годовая сумма осадков больше величины испаряемости. Коэффициент увлажнения Высоцкого - Ивановапревышает единицу, а индекс сухости Будыко менее 1/3 (Коэффициент увлажнения Высоцкого - Иванова - отношение годовой суммы осадков в миллиметрах к испаряемости (максимальному при данных метеорологических условиях испарению), выраженной также в миллиметрах. Впервые этот коэффициент был использован при характеристике природных зон В. В. Докучаевым. Дальнейшая разработка его принадлежит Г. И. Высоцкому и Н. Н. Иванову (1948)). Небо здесь редко бывает безоблачным, воздух почти до предела насыщен водяными парами. Во все месяцы года, по наблюдениям в 13 часов, относительная влажность воздуха выше 70%. Соседство с морями Ледовитого океана, равнинный рельеф и безлесье определяют большую скорость ветра. Частые метели перевевают снежный покров, от толщины которого в значительной мере зависит распределение растительности. Ветры в тундре имеют ясно выраженный муссонный характер и круглый год холодные: зимой они дуют с юга, с переохлажденного материка в сторону теплого океана, летом с севера, с холодного океана на теплый материк.