Беспозвоночные как индикаторы элементарных почвенных процессов

Элементарный почвенный процесс - это один из доминирующих факторов почвообразования, определяющих основные свойства почвы. Элементарные почвенные процессы (ЭПП) служат «передаточным механизмом» от факторов почвообразования к свойствам почвы (Герасимов, Глазовская, 1960).

Выделяют следующие основные элементарные почвенные процессы: подзолообразовательный, буроземно-лесной, сероземно-лесной, дерново-луговой и дерново-степной, оглеение, торфонакопление, осолонцевание, осолодение, солончаковый, карбонатизация, ог- линение и др.

Дерново-луговой и дерново-степной почвенные процессы протекают под покровом травянистой растительности, сельскохозяйственных растений в лесостепи и степи и способствуют образованию черноземов. Среднегодовое количество осадков 250-600 мм.

Подзолообразование протекает под хвойными лесами на песчаных, супесчаных, реже суглинистых почвообразующих породах в условиях преобладания количества осадков (150- 600 мм) над их испарением. Основными условиями подзолообразования являются сравнительно ограниченное поступление в почву или быстрое разложение малозольных органических остатков, образование в процессе гумификации преимущественно агрессивных фуль- вокислот, бедность материнских пород основаниями, периодический или постоянный промывной режим и вынос из почвы продуктов почвообразования в условиях кислой бедной основаниями среды, резкое обеднение илистыми частицами и полуторными окислами верхних почвенных горизонтов и накопление их в иллювиальном горизонте. С опадом хвойных в почву поступает 40-300 кг/га азота и зольных элементов.

Сероземно-лесной почвообразовательный процесс протекает в континентальных

64

климатических условиях с примерно равным соотношением количества осадков (360-700 мм) и испаряемости под лиственными травяными лесами на лессах и суглинках.

Торфонакопление протекает 8 условиях верховых болот при избыточном увлажнении атмосферными осадками и застойными минерализованными грунтовыми водами в тундровой, таежно-лесной и лесостепной зонах под влаголюбивой растительностью с преобладанием сфагновых мхов. Разложение органических остатков протекает крайне медленно, почти в стерильной сильно кислой среде, что приводит к образованию на поверхности минеральной части почвы торфяного горизонта, делящегося на несколько подгоризон- тов в зависимости от степени разложения растительных остатков. Торфонакопление наблюдается также на низинных болотах в депрессиях рельефа, на пойменных террасах рек в условиях притока слабозастойных или проточных минерализованных грунтовых вод, слабокислой или нейтральной реакции среды; торф нижних горизонтов слаборазложившийся, светло-желтый или желто-бурый.

Оглеение один из широкораспространенных почвообразовательных процессов, развивающихся в тундрах, таежно-лесной зоне, лесостепи, болотных почвах в условиях близкого залегания или выхода грунтовых вод с застойным почти анаэробным режимом. Имеет место продолжительный процесс восстановления, сопровождающийся образованием сероводорода, аммиака, метана. Соединения аллюминия, железа, марганца кремнезема поступают из грунтовых вод в виде окислов и восстанавливаются. Это приводит к образованию глеевого горизонта голубоватых, зеленоватых, сизых тонов с ржавыми пятнами.

Грунтовые воды имеют большое значение в формировании таких гидроморфных почв аридных районов, как солонцы, солоди, солончаки. Солоди наиболее тяготеют к лесостепным и северостепным ландшафтам, солонцы - к степным и полупустынным, солончаки

• к пустынным.

Типичные гидроморфные солонцы распространены среди массизов черноземных и каштановых почв в лесостепи и степи.

Солоди распространены преимущественно в лесостепной и степной зонах среди массивов черноземов и темно-серых лесных почв, встречаются они также в сухих степях и полупустынях среди каштановых и бурых почв. Наиболее характерны солоди для западносибирской лесостепи, где они приурочены к понижениям с березой, осиной, ивой, влаголюбивой растительностью. Характеризуются промывным или периодически промывным типом водного режима. В солодях имеет место еще более резкое распределение по профилю тонкодисперсных частиц, чем в солонцах.

Солончаки - это засоленные почвы, содержащие в верхнем горизонте более 3,0% водорастворимых солей. Солончаки образуются в условиях близкого залегания сильноми-

33. 2529              65 нерализованных грунтовых вод (0,5-3,0 м), выпотного водного режима. Содержащие соли воды поднимаются по капиллярам вверх и испаряются, соли выпадают в осадок, образуя выцветы, корочки, пухлые горизонты. Предельная глубина (Н) залегания минерализованных грунтовых вод, при которой возможно засоление поверхностных почвенных горизонтов и образование солончаков называется критической. В среднем она зависит от среднегодовой температуры воздуха М Н = 170 + 81 ±15 см.

При выявлении индикационных связей почвенных беспозвоночных с элементарными почвенными процессами наибольшее распространение получил катенный подход. Как отмечалось выше, суть этого подхода сводится к выделению на местности модельных геоморфологических профилей, проходящих от самого высокого места территории к самому низкому. Катена служит «прибором», на котором выявляются и сравниваются экологические характеристики почв и беспозвоночных животных, а также сопряженность между ними, экологические условия, разновидности, подтипы и типы почв на катене закономерно меняются от водораздела к понижению. На ней по формам и источникам поступления воды и веществ четко выделяются несколько стандартных элементов или позиций: по меньшей мере один элювиальный на водоразделе, несколько транзитных на склонах и один аккумулятивный в понижении. После выделения катены на ней проводят описания рельефа, растительности, почв, учитывают почвенных и напочвенных беспозвоночных в установленных позициях. Подобные исследования проводят на нескольких катенах в соседних регионах, провинциях или природных подзонах.

3. и аккумулятивную (Ак) (Мордкович, Шатохина и др., 1985). Зональные и катенные элементы природной среды располагают в виде топо-экологической матрицы, где представлены 25 вариантов условий среды, наиболее часто встречающихся в степной зоне. Каждой из ячеек матрицы соответствует определенный подтип почвы (табл. 13). Далее в ячейках матрицы указывается средняя численность доминирующих и обычных видов почвенных беспозвоночных в соответствии с подтипами почв их местообитаний на катенах. Для удобства максимальная численность вида в одной из ячеек с наиболее предпочитаемыми условиями принимается за 100 %, а его численность в других ячейках выражается в процентах от максимальной. Так определяется экологический оптимум вида и пределы отклонения от него. На следующем этапе проводят классификацию выявленных обитателей почвы по стереотипам распределения численности их популяций на катенах в разных подзонах с помощью условных буквенно-цифровых формул, где цифрой обозначается подзона, а буквой предпочитаемая позиция катены. Например, чернотелка ОраКит заЬи/озит на катене в остепненных лугах, обозначенных цифрой 1, не обнаружена (табл. 14). В луговых степях (2) она учитывалась в местообитаниях элювиальный, и первой транзитной позиций катены соответственно с обыкновенными черноземами и лугово-черноземными почвами, обозначенных буквами А и В, где предпочитала местообитания элювиальной позиции (Аг). В подзоне настоящих степей (3) этот вид отмечен на катене в позициях эль (А), Т-1 (В), Т-2 (С) и Т-3 (Д), для которых характерны южные черноземы, лугово-черноземные почвы, черноземно-луговые солонцы и луговые солоди. При этом максимум численности О. заЬи/озит на катене и в степной зоне в целом наблюдался в позиции А3 на южных черноземах. Позиция с максимальной численностью и оптимальными условиями обитания вида в регионе выделяется скобками как коренная: (А3). В подзоне сухих степей (4) чернотелка О. заЬи/озит встречалась с невысокой численностью во всех транзитных позициях с лугово-каштановыми почвами, каштаново-луговыми солонцами и лугово-степными солодями, где отдавала некоторое предпочтение каштаново-луговым солонцам (С4). В опустыненных степях этот вид учитывался на солонцах и солончаках, чаще встречаясь на солонцах (С5). (табл. ). Следовательно, О. заЬи/оэит можно отнести к стереотипу распределения: А2 (А3) С4 С5, что характеризует его как типично-степного ксерофила, индикатора дерново-степного почвенного процесса (степного дернента). Виды со сходными стереотипами распределения численности объединяют в топо-экоплеяды. В.Г Мордкович (1985) для степной зоны Западной Сибири и Казахстана выделяет 17 топо-экоплеяд, характеризующихся единым для всех членов одной экоплеяды коренным местообитанием. Топо-экоплеяды почвенных беспозвоночных наиболее тесно связаны с элементарными почвенными процессами (ЭПП) и могут быть использованы как их индикаторы. Наличие той или иной экоплеяды отвечает проявлению определенного ЭПП, ее биоразнообразие - распространению ЭПП, численность особей топо-экоплеяды положительно коррелирует с интенсивностью процесса (табл. 15).

Таблица 13

Основные подтипы почв на катенах в степях Западной Сибири и Казахстана (по: Мордкович, 1985, с изменениями)

Таблица 14

Обозначения как в табл. 13, подчеркнуты предпочитаемые местообитания в подзонах.
Сообщество животных любой почвы в большинстве случаев состоит из нескольких топо-экоплеяд, и по их сочетанию можно судить о комбинациях ЭПП, свойственных почвенному типу, об устойчивости этих комбинаций 8 течение сезона или от года к году. Для каждого подтипа или разности почв того или иного региона характерны вполне определенные спектры топо-экоплеяд почвенных беспозвоночных, определяемые их набором в процентном соотношении по числу видов и их общей численности. С помощью спектров топо-экоплеяд можно надежно индицировать вклад различных ЭПП в почвообразование, формирование того или иного подтипа почвы в конкретных условиях. В Западной Сибири и Казахстане близки между собой по качественному и количественному критериям спектра топо-экоплеяд обыкновенный и южный черноземы. Доминантные позиции в составе их населения занимает экоплеяда степных дернентов, диагностирующих дерново-степной ЭПП.

Обыкновенный чернозем отличается от южного значительным участием луговых дернентов (30%). По спектру топо-экоплеяд выщелоченный чернозем резко отличается от обыкновенного и южного черноземов. В выщелоченном черноземе на долю луговых дернентов

34. 2529              67

Таблица 15

Продолжение табл. 15

приходится 80%, солодентов -18% общего количества учтенных беспозвоночных. В темнокаштановых почвах Центральной Азии (Тува, Алтай) 85-95% населения беспозвоночных составляют карбоненты, 5-15% - степные дерненты. В темно-каштановых почвах Казахстана доминируют карбоненты (80% особей), присутствуют также степные дерненты (8%) и со- лонценты (11% населения). В европейских темно-каштановых почвах (Аскания-Нова на Украине) степные дерненты и карбоненты составляют примерно по 40%, луговые дерненты - до 13, солоденты - около 15% населения почв. Число видов степных дернентов возрастает от 4 в Центральной Азии до 12 в Казахстане и 16 в Европе.

С помощью топо-экоплеяд можно диагностировать также сезонные состояния и антропогенные изменения почвы. Преобладание в обыкновенном черноземе в течение всего лета степных дернентов указывает на устойчивый дерново-степной ЭПП. Появление в составе топо-экоплеяд солонцентов в начале лета свидетельствует о проявлении в обыкновенном черноземе процесса осолонцевания.

7. Почвенные беспозвоночные как показатели условий под лесопосадками

Почвенные беспозвоночные имеют большое индикационное значение при оценке изменений, происходящих в почве посадок лесных массивов и лесополос на водоразделах в степной и лесостепной зонах. Очевидно, что лесопосадки будут тем жизнеспособнее, чем ближе станут их почвенно-экологические условия к таковым в естественных лесных ассоциациях. С этой целью проводят сравнительные учеты состава, численности и распределения почвенной мезофауны в лесопосадках и на прилежащих участках естественной степной и лесной растительности. Полученные данные сравнивают между собой. Чем больше под пологом лесопосадок сохраняется степных видов, чем выше их численность и участие в почвенном населении под лесопосадками тем меньше изменяются под ними гидротермические условия, по сравнению с безлесными участками, тем менее благоприятны условия для лесоразведения (Гиляров, 1965).

Напротив, чем больше в почве под посадками видов, которые развиваются в почве под естественными лесами, чем выше их численность и участие в комплексах обитателей почвы, тем более изменились в благоприятном для лесопосадок направлении почвенные условия, тем устойчивее и жизнеспособнее будут лесонасаждения.