Эколого-геологические системы массивов крупнообломочных грунтов бассейна реки Ирикчат (Кабардино-Балкария)

Введение

На территории России в многих регионах широко распространены эколого-геологические системы (ЭГС), формирующиеся в пределах массивов крупнообломочных грунтов. Они представляют собой природные образования, состоящие из абиотических компонентов (литотопа и эдафотопа) и биотических компонентов – микробоценоза, фитоценоза и зооценоза, взаимно влияющих друг на друга и образующих сложно-построенную систему [1]. В зависимости от состава этих компонентов ЭГС массивов различных грунтов весьма многообразны [2]. Однако эколого-геологические особенности многих из них остаются все еще слабо изученными. Это касается и ЭГС массивов крупнообломочных грунтов.

Поэтому целью данной статьи является выявление и анализ особенностей природных однородных ЭГС массивов крупнообломочных грунтов на примере ЭГС горной территории бассейна реки Ирикчат в Кабардино-Балкарии (рис.1).

Рис.1. Схема территории Приэльбрусья в верховьях долин рек Ирик и Ирикчат

Особенности абиотических компонентов

Эколого-геологические системы данного типа широко распространены во многих высокогорных районах Кавказа от Краснодарского края на западе до Чеченской республики на востоке. Рассмотрим их особенности на примере восточного Приэльбрусья - на территории Кабардино-Балкарии в бассейнах рек Баксан, Ирик, Ирикчат. Река Ирикчат является левым притоком р. Ирик, впадающей в р.Баксан (см. рис.1). В верховьях рек Ирик и Ирикчат располагаются ледники Ирик и Ирикчат, соответственно.

Литотопы природных однородных эколого-геологических систем массивов крупнообломочных грунтов верховьев долины р.Ирикчат имеют осадочный генезис и представлены несколькими генетическими типами: элювиальными, коллювиальными (склоновыми), ледниковыми и аллювиальными (рис. 2, табл. 1). Различные морфологические особенности этих крупнообломочных отложений позволяют определить их генезис [3].

Таблица 1. Литотопы природных однородных эколого-геологических систем (ЭГС) массивов крупнообломочных грунтов долины р.Ирикчат

Рис. 2. Схема строения литотопа эколого-геологической системы долины р.Ирикчат (составил В.А.Королев): 1 – граниты; 2 – гнейсы; 3 – крупнообломочные осыпные грунты; 4 – песчано-гравийные грунты; 5 - разлом

Элювиальный литотоп, формирующий аккумулятивную ЭГС, здесь представлен элювием - каменными развалами на горных вершинах, образующимися за счет преимущественно физического выветривания материнских скальных магматических и метаморфических грунтов. Он имеет прерывистое, локальное распространение, а мощность самого элювия незначительная (рис.3). Тем не менее, элювиальные крупнообломочные грунты способствуют формированию более широко распространенных склоновых отложений – коллювиальных и деляпсивных. Характерными морфологическими особенностями элювиальных крупнообломочных грунтов являются неокатанность их обломков, хаотичность их залегания на вершинах гребней, отсутствие какой-либо сортировки и др. признаки.

Рис. 3. Элювий (на переднем плане) на вершине гребня в Приэльбрусье (фото С.В.Королева)

Коллювиальный литотоп, формирующий транзитно-аккумулятивную ЭГС, здесь является преобладающим и представлен осыпными крупнообломочными грунтами (QIV), состоящими из неокатанных угловатых обломков материнских магматических пород (гранитов гС) и метаморфических пород протерозоя (PR) – гнейсов, амфиболитов и др. размером от 2-5 см до глыб размером 80-120 см и более. В основном в осыпях преобладают обломки размером 10-15 см. Осыпи активные, не стабилизированные, формируются вследствие развития процессов физического выветривания и активизируются под влиянием сезонных климатических факторов и сейсмических воздействий (рис. 2, 4-6).

Рис. 4. Эколого-геологическая система массивов осыпных грунтов долины р.Ирикчат на высоте 3300-3400 м (фото Г.Окатова, 2018 г.)

Рис. 5. Осыпные склоны долины р.Ирикчат, на переднем плане – моренный вал (а), осыпи у ледника Ирикчат, высота 3800 м (б) (фото С.В.Королева, 2019 г.)

Такой десперсий покрывает здесь почти все склоны долины реки Ирикчат в виде шлейфов различной ширины, иногда достигающей сотни метров, и мощностью 1-2 м в верхних частях склонов и до 3-4 м и более в нижних частях. Во многих осыпных шлейфах наблюдается дифференциация обломков по крупности, которая увеличивается сверху вниз. Широкое развитие обвально-осыпных процессов на склонах долин р.Ирикчат и р.Ирик, притока р.Баксан, способствует формированию катастрофических селей ниже по долине р.Баксан (рис. 6).

Рис. 6. Осыпные шлейфы в долине р.Ирикчпт (космоснимок Google)

Ледниковый литотоп, формирующий транзитно-аккумулятивную и транзитную ЭГС, здесь представлен крупнообломочными грунтами морен, развитыми по долине р.Ирикчат в виде протяженных вдоль русла реки валов из крупнообломочных моренных грунтов. В отличие от остроугольных обломков на склонах в моренных отложениях наблюдается средняя или частичная окатанность камней и глыб (рис. 5,6).

Рис. 7. Осыпные склоны долины р.Ирикчат (а), на переднем плане – вал ледниковой морены (б) (фото С.В.Королева, 2019)

Они, как правило соседствуют с аллювиальными литотопами массивов крупнообломочных грунтов, формирующих транзитные ЭГС (рис. 8).

Рис. 8. Крупнообломочные аллювиальные грунты в русле р.Ирикчат (фото С.В. Королева, 2019 г.)

Эдафотоп непосредственно в пределах осыпных шлейфов долины р.Ирикчат совсем не развит. Поэтому данные эколого-геологические системы можно считать неполными по числу их компонентов.

Лишь там, где в верхних частях осыпей мощность десперсия очень мала или между отдельными осыпными шлейфами, наблюдаются маломощные каменистые горно-луговые примитивные субальпийские почвы, покрытые редкой травянистой растительностью. Их мощность не превышает 20-35 см, а чаще составляет 10-15 см.

Наибольшие площади долины р.Ирикчат заняты каменистыми горно-луговыми почвами в непосредственной близости от русла реки и по поверхности моренных валов (см. рис. 8).

Особенности биотических компонентов

Микробоценоз осыпных склонов также весьма беден и практически не изучен. Основное количество биомассы и видов микроорганизмов приурочено к очагам горно-луговых почв. В целом для описываемой ЭГС характерно снижение численности микроорганизмов при движении вверх по склонам в связи с уменьшением теплообеспеченности.

В горно-луговых почвах субальпийской и альпийской зон выявлены аммонифицирующие бактерии (Bacillus, Pseudomonas, Micrococcus, Arthrobacter, Mycobacterium, Proteus и др. численностью 230-320 млн/см²), амололитические бактерии (80-280 млн/см2) и микроскопические грибы (2000-5000 млн/см2) [4].

Фитоценоз осыпных склонов на высотах более 2,5-3 тыс. м. относительно беден в видовом отношении по сравнению с альпийскими лугами, располагающимися здесь же ниже по склонам. В состав фитоценоза ЭГС массивов осыпных склонов входят грибы и лишайники, мхи, а также высшие растения.

Сообщества низших грибов и лишайников-эпилитов здесь представлены относительно бедно. Среди лишайников на камнях осыпей здесь отмечены колонии леханоромицет (Lecanoromycetis sp.) и виды рода ризокарпон (Rhizocarpon sp.) (рис. 9, а,б, 10), а также лишайники Rhizoplaca melanophthalma, представители родов Briopsida и семейства Teloschistaceae и др. (рис. 11).

Рис. 9. Лишайники леканоромицеты (Lecanoromycetis) (а,б) на камнях осыпей долины р.Ирикчат, 2700 м (фото Г.Окатова, 2020 [5])

Рис. 9. Лишайники леканоромицеты (Lecanoromycetis) (а,б) на камнях осыпей долины р.Ирикчат, 2700 м (фото Г.Окатова, 2020 [5])

Рис.10. Эпилитные лишайники рода ризокарпон (Rhizocarpon) (а) на обломках осыпей на высоте 2900 м и лецидея буро-черная (Lecidea fuscoatra) (б), выс. 3200 м в долине р.Ирикчат (фото Г.Окатова, 2020 и 2018 [5])

Рис. 11. Эпилитные телосхистовые лишайники (Teloschistaceae) (а) на обломках осыпей на высоте 2900 м и талломы ризоплаки черноглазковой (Rhizoplaca melanophthalma) (б) с апотециями в сообществе с лишайниками других родов., выс. 3000 м в долине р.Ирикчат (фото Г.Окатова, 2017 [5])

Рис. 12. Листостебельные мхи (класс Bryopsida) на обломках камней осыпей на выс. 3300 мв долине р. Ирикчат (фото Г.Окатова, 2018 [5])

Среди осыпей также встречаются листостебельные или бриевые мхи (Bryopsida), тело гаметофита которых, в отличие от прочих мхов, разделено на стебель и листья (рис. 12)

Среди высших растений на высотах 2,5-3,0 тыс. м. среди каменистых осыпей развита лишь очаговая горно-луговая и субнивальная растительность (рис. 13 - 16). На осыпных склонах преобладают хазмофиты и петрофиты.  Фитоценоз здесь представлен такими растениями-хазмофитами как вероника осыпная (Veronica glareosa), пепельник Карягина (Tephroseris karjaginii), сухоцветка приземистая (Omalotheca supina), очиток тоненький (Sedum tenellum), хохлатка (Corydalis conorhiza), яснотка войлочная (Lamium tomentosum) (см. рис. 13,б), примулы (Primula sp.), колокольчики (Campanula sp., рис. 16, а), пупавки (Anthemis sp., см. рис. 16, б), а также Sibbaldia semiglabra (см. рис. 14, а), Potentilla gelida, Saxifraga adenophora, Senecio sosnovskyi и др. Всего в долине р.Ирикчат обнаружено около 150 видов растений, большинство из которых являются облигатными хазмофитами [5].

Рис. 13. Фитоценоз на массиве осыпных грунтов долины р.Ирикчат на высоте 3300-3400 м (а) и яснотка войлочная (Lamium tomentosum) (б) на осыпи, выс. 3000 м. (фото Г.Окатова, 2018 и 2017 [5])

На очагах альпийских лугов среди осыпных шлейфов формируются более богатые в видовом отношении растительные ассоциации – разнотравно-овсяницевые, разнотравно-овсяницево-осоковые, разнотравно-осоковые, разнотравно-злаковые, злаково-разнотравные и др.

Многие растения-хазмофиты приспособились к подвижным осыпям благодаря мощной корневой системе, закрепляющейся среди обломков пород (см. рис. 14, 15).

Рис. 14. Sibbaldia semiglaba (а) и первоцвет Байерна (Primula bayernii) (б) среди обломков осыпи, долина р.Ирикчат, высота 3000-3300 м (фото Г.Окатова, 2018 [5])

Рис. 15. Murbeckiella huetii (а) и смолёвка наскальная (Silene saxatilis) (б) на каменистой осыпи, долина р.Ирикчат, высота 3100 м (фото Г.Окатова, 2018 [5])

Рис. 16. Колокольчик камнеломка (Campanula saxifraga) (а) и пупавка (Anthemis sp.) (б) на осыпном склоне долины р. Ирикчат (фото С.В.Королева, 2019)

Зооценоз ЭГС массивов осыпных склонов здесь также намного беднее, чем на расположенных рядом и ниже альпийских лугах. В основном здесь обитают животные-хазмофилы, использующие пространства между крупными камнями и глыбами в качестве укрытий или временной среды обитания.

Из беспозвоночных здесь встречаются различные нематоды (Nematoda), коллемболы (Collembola), паукообразные (Aranea), но наиболее богато представлена энтомофауна (Insecta): встречаются различные виды прямокрылых (Orthoptera), жуков (Coleoptera, особенно много жужелиц, Carabidae), комаров (Culicidae), слепней (Tabanidae) и др.

Фауна чешуекрылых (Lepidoptera) этого региона относительно хорошо изучена [6,7]. Из дневных чешуекрылых (Lepidoptera, Rhopalocera) тут встречаются толстоголовки (Carcharodus lavatherae, Ochlodes sylvanus, Hesperia comma, Thymelicus lineola и др.), белянки и желтушки (Aporia crataegi, Pontia edusa. Colias croceus, Colias thisoa), голубянки (Polyommatus coridonius и др.), сатиры (Hyponephele lycaon alpheracui, Melanargia galathea), а также различные нимфалиды:  Boloria caucasica – бабочка-хазмофил (рис. 17, а), гусеницы которой днем прячутся под камнями в осыпях, а ночью кормятся на растениях; траурница (Nymphalis antiopa) (рисю18) и другие бабочки [6,7].

Рис. 17.  Кавказская перламутровка (Boloria caucasica) (а) и парнассиус Нордмана (Parnassius nordmanni) (б), обитающие на осыпных склонах баксанской долины (фото В.В.Тихонова, 2011 [7])

Рис. 18. Траурница (Nymphalis antiopa) в долине р.Ирикчат (фото С.В.Королева, 2019)

По осыпным склонам встречается бабочка – парнассиус Нордмана (Parnassius nordmanni) (рис. 17, б), вид, занесенный в Красную книгу РФ, гусеницы которого выкармливаются на растущих здесь хохлатках (Corydalis conorhiza) и при опасности скрываются среди камней осыпей. Большинство же видов бабочек, поднимающихся на высоты до 3,5 тыс. метров, здесь обитает среди осыпей на участках альпийских лугов, а осыпные шлейфы посещает изредка.

Кроме того, весьма богато представлена энтомофауна разноусых чешуекрылых (Heterocera), особенно молей (Tineidae), пядениц (Geometridae) и совок-хазмофилов (Noctuidae).

На осыпных склонах отсутствуют земноводные.

Орнитофауна представлена перелетными и оседлыми видами птиц. Из них здесь встречаются альпийские горный конек (Anthus spinoletta), луговой чекан (Saxicola rubetra), галки (Pyrrhocorax graculus), горная овсянка (Emberiza cia), вьюрки (Fringillidae). Вблизи самих осыпей и снегов можно увидеть кавказских уларов (горных индеек) (Tetraogallus caucasicus). В небе кружатся беркуты (Aquila chrysaetos) и канюки (Buteo sp.), гнездящиеся среди скал и охотящиеся на сусликов.

Млекопитающих на осыпных склонах довольно мало. Тем не менее, здесь довольно часто встречаются среди камней эльбрусский суслик (Spermophilus musicus) (рис. 19) – эндемик Приэльбрусья; хотя и редко - пищухи (Ochotona sp.), в почве живут землеройки - бурозубка кавказская (Sorex satunini), на осыпных склонах иногда появляются кавказские туры (Capra caucasica).

Рис. 19. Эльбрусский суслик (Spermophilus musicus) у норы, долина р.Ирикчат (фото С.В.Королева, 2019)

Благодарности

Автор благодарит С.В.Королева за предоставленные полевые материалы и фотографии компонентов эколого-геологических систем долины р.Ирикчат, а также В.В.Тихонова за фотографии чешуекрылых.

Работа выполнена в рамках госбюджетной тематики ФГБОУ ВО
Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова «Эколого-геологические системы: структура, многообразие, систематика и их анализ», (раздел 0110 (для тем по госзаданию), номер 5-4-2021, номер ЦИТИС 121042200089-3)

Заключение

Таким образом, эколого-геологическая система массивов крупнообломочных осыпных грунтов долины реки Ирикчат отличается рядом специфических особенностей, обусловленных её литотопом и климатическими условиями высокогорий Кавказа, что предопределило характерные черты и состав её биотических компонентов.

Отмеченные особенности ЭГС необходимо учитывать при инженерно-экологических изысканиях на массивах крупнообломочных грунтов аналогичных горных территорий.

Список литературы

Трофимов В.Т. Эколого-геологическая система, её типы и положение в структуре экосистемы. // Вестник Моск. ун-та. Серия 4. Геология. 2009, №2. С.48-52

Королёв В. А., Трофимов В. Т. К построению общей классификации континентальных эколого-геологических систем // Вестник Московского университета. Серия 4: Геология. 2022. № 1. С. 54–61

Воскресенский И.С. Анализ щебнисто-галечных отложений для целей определения генезиса рыхлых осадков // Вестник МГУ. Сер.5. География. 1980, № 4. С. 75-79.

Особенности распределения микроорганизмов в горно-луговых почвах Кавказского биосферного заповедника / Казеев К.Ш., Овдиенко Р.В., Колесников С.И., Вальков В.Ф.  – Изв. вузов. Северо-Кавк. регион. Естеств. науки, 2003, № 2. С. 82-84.

Окатов Г. 2017. Долина реки Ирикчат [географическая точка: таксоны с фото] // Плантариум. Растения и лишайники России и сопредельных стран: открытый онлайн атлас и определитель растений. [Электронный ресурс] URL: https://www.plantarium.ru/page/illustrated/point/9473.html (дата обращения: 12.02.2022).

Некрутенко Ю.П. Дневные бабочки Кавказа. Определитель [т. 1]. Семейства Papilionidae, Pieridae, Satyridae, Danaidae. — Киев : Наук. думка. 1990. 215 с.

Тихонов В. В., Страдомский Б. В., Кузнецов Г. В., Андреев С. А.  Бабочки Кавказа и Юга России, 2023 [электронный ресурс] URL http://www.babochki-kavkaza.ru.

References

1. Trofimov V.T. Ecological-geological system, its types and position in the structure of the ecosystem. // Vestnik Mosk. university Series 4. Geology. 2009, No. 2. pp.48-52

2. Korolev V. A., Trofimov V. T. On the construction of a general classification of continental eco-geological systems. Bulletin of the Moscow University. Series 4: Geology. 2022. No. 1. S. 54–61

3. Voskresensky I.S. Analysis of rubble-pebble deposits for the purpose of determining the genesis of loose sediments // Bulletin of Moscow State University. Ser.5. Geography. 1980, No. 4. S. 75-79.

4. Features of the distribution of microorganisms in the mountain meadow soils of the Caucasian Biosphere Reserve / Kazeev K.Sh., Ovdienko R.V., Kolesnikov S.I., Valkov V.F. - Izv. universities. North Caucasus. region. natural Nauki, 2003, No. 2, pp. 82-84.

5. Okatov G. 2017. Valley of the Irikchat River [geographic point: taxa with photo] // Plantarium. Plants and lichens of Russia and neighboring countries: an open online atlas and guide to plants. [Electronic resource] URL: https://www.plantarium.ru/page/illustrated/point/9473.html (date of access: 12.02.2022).

6. Nekrutenko Yu.P. Diurnal butterflies of the Caucasus. Determinant [i.e. 1]. Families Papilionidae, Pieridae, Satyridae, Danaidae. - Kyiv: Nauk. thought. 1990. 215 p.

7. Tikhonov V. V., Stradomsky B. V., Kuznetsov G. V., Andreev S. A. Butterflies of the Caucasus and the South of Russia, 2023 [electronic resource] URL http://www.babochki-kavkaza.ru.