Комплексные исследования степных ландшафтов докучаевского периода (конец XIX в. - начало XX в.)

Экспедиции под руководством В.В. Докучаева (1882-1886, 1888-1894). Изучение ландшафтов и первые опыты рационального степного природопользования, создание ландшафтных стационаров («Каменная Степь», «Великоандольский» и др.). Формирование докучаевской школы ландшафтных исследований. Работы А.А. Измаильского, Н.М. Симбирцева, А.Н. Краснова (1894); Г.И. Танфильева (1890), В.И. Талиева (1905), Г.Н. Высоцкого (1905), Л.С. Берга (1913), Б.А. Келлера (1907), В.В. Алехина (1910,1934).

Следует отметить, что если в первой половине XIX в. экспедиции (исследователи) осуществляют комплексные описания и природы и хозяйства, в середине — конце XIX в. преобладает покомпонентное изучение природы (флоры, фауны, геологии, почв и пр.), то на рубеже XIX - XX вв. началось систематическое комплексное изучение ландшафтов степей, когда решались и практические задачи, направленные на оптимизацию природопользования и сохранение ландшафтного, биологического разнообразия. В конце XIX в. в России формируется первая общегеографическая научная школа, основным направлением которой является исследование степных ландшафтов. Её основателем стал профессор С.-Петербургского университета, создатель научного почвоведения и науки о природных комплексах и природных зонах, выдающийся русский учёный В.В. Докучаев.

На протяжении XVIII — XIX вв. в чернозёмной полосе Европейской России резко увеличивается численность земледельческого населения, возрастают площади полей и сокращаются леса. К 1880-м гг. почти луговые и разнотравно-дерновиннозлаковые степи центральных чернозёмных областей, Поволжья, Причерноморья были распаханы или превратились в скотосбои. Исключение составляли территории областей Войска Донского и др. В результате на рубеже 1880 - 1890-х гг. на значительной территории Европейской России сформировалась ситуация экологического кризиса, вследствие уничтожения древесно-кустарниковой растительности, исчезновения «степного войлока», деградации пастбищ и усиления эрозии почв. Засухи, суховеи, пыльные бури, обмеление рек и высыхание колодцев, неурожаи и голод стали обычным явлением. В 1891 г. 28 губерний России охватила жестокая засуха, которая стала отправной точкой комплексного изучения ландшафтов степей, началом работ по их сохранению и восстановлению и рациональному природопользованию.

В этот период Департамент земледелия, Лесной департамент, Вольное экономическое общество, земские и другие государственные учреждения организовывали исследования для выяснения причин снижения плодородия почв и засух. Крупнейшие комплексные экспедиции «Нижегородскую» (1882 - 1886 гг.), «Полтавскую» (1888 - 1894) и «Особую экспедицию по испытанию и учёту различных способов и приёмов ведения лесного и водного хозяйства в степях России» (1892 - 1898 гг.) в работе которых принимали участие почвоведы, геологи, зоологи, метеорологи, ботаники и др., возглавлял В.В. Докучаев. Он впервые осуществил на практике принцип комплексного полевого исследования конкретных территорий. В ходе последней экспедиции В.В. Докучаевым было положено начало принципиально новому методу исследований — стационарному. На трёх опытных участках (стационарах) степных ландшафтов - Хреновском (Каменная степь в Воронежской губернии), Деркульском (водораздел Дона и Северского Донца) и Велико-Анадольском (в бывшем Мариульском уезде недалеко от побережья Азовского моря) осуществлялись многолетнее изучение всего комплекса природных процессов в их динамике, одновременно велись опыты по «разумному» использованию степных ландшафтов. В своей работе В.В. Докучаев умел сочетать высокий теоретический уровень исследований с практической целенаправленностью. Школу знаменитых докучаевских экспедиций прошли многие впоследствии выдающиеся учёные. Среди них, ставшие ещё при жизни В.В. Докучаева известными географами А.Н. Краснов, автор ряда фундаментальных книг («Травяные степи северного полушария» (1894) и др.), первый в России доктор географических наук, возглавивший в 1889 г. кафедру географии в Харьковском университете, основавший в 1912 г. Батумский ботанический сад, и Г.И. Танфильев, возглавивший такую же кафедру в 1905 г. Новороссийском университете (г. Одесса); виднейшие почвоведы-географы Н.М. Сибирцев и К.Д. Глинка, разносторонний учёный и мыслитель В.И. Вернадский. Выдающие географы-натуралисты Г.Ф. Морозов (создатель науки о лесе и научных принципов лесоводства) и Г.Н. Высоцкий не были студентами В.В. Докучаева, но начинали свою научную деятельность под его руководством в составе Особой экспедиции Лесного департамента. Среди докучаевцев первого поколения, которые стали его учениками «заочно», были его главный приемник в сфере географии Л.С. Берг, почвоведы-географы Б.Б. Полынов, С.С. Неуструев и др. (Исаченко, 1991). К докучаевской школе примыкали известные географы, биогеографы и геоботаники Р.И. Аболин, В.Н. Сукачев, Б.А. Федченко, В.А. Дубянский, И.М. Крашенинников, В.Л. Комаров и ряд других учёных, внёсших значительный вклад в географическую науку в дореволюционный и в советский период.

Результатом многолетних экспедиционных исследований В.В. Докучаева стала фундаментальная книга «Наши степи прежде и теперь», изданная в 1892 г. В ней была дана всесторонняя характеристика особенностям географических компонентов степных ландшафтов, их происхождения и современного состояния, проанализированы причины засух, и кризиса сельского хозяйства, предложена детально разработанная программа оптимизации степного природопользования, заповедования степей в научных целях. В.В. Докучаев отмечал, что причиной засух и неурожаев была «неразумная эксплуатация и расхищение природных богатств русской земли», приведшая к иссушению и потере плодородия почв, росту оврагов и смыву почв, снижению уровня грунтовых вод и обмелению рек. Он установил, что накоплению влаги в почве благоприятствует не только лес, но и целинные участки степи, где благодаря густой растительности и степному «войлоку» практически отсутствует поверхностный сток. Для борьбы с засухами и другими неблагоприятными явлениями природы В.В. Докучаев предлагал мероприятия по борьбе с эрозией почв, внедрение травопольной системы земледелия, запрещение распашки склонов, разработку наиболее оптимальных для степной зоны приёмов обработки почвы и норм разумного землеустройства (соотношения площадей полей, пастбищ, сенокосов и лесов), а также — закрепление оврагов при помощи посадок деревьев и кустарников, регулирование стока путём создание лесополос, верховых прудов для задержания талых и дождевых вод, плетней и живых изгородей, восстановления пойменных и байрачных лесов, облесение и восстановление травянистой растительности на песках, каменистых склонах и эродированных землях. Но при этом В.В. Докучаев настаивал на том, что прежде чем что-либо улучшать в природопользовании необходимо изучить «всю единую, цельную, неделимую природу, а не отдельные её части», ...должны быть «все естественные факторы (почва, климат с водой, и организмы) исследовать всесторонне и непременно во взаимной связи» ... «в каждой губернии, уезде и в каждом отдельном имении» (Докучаев, 1951). Для этого, по мнению В.В. Докучаева было необходимо во-первых, создание в России «чисто научных институтов - Почвенного, Метеорологического и Биологического (изучение растений и животных), ... задачей которых должно быть ... научное исследование важнейших естественнонаучных основ русского сельского хозяйства»; во-вторых, организация «опытных станций, как научно-практических, так и чисто практических, ... как правительственных», так и земских - провинциальных и частных по вопросам земледелия и зоотехники; в-третьих, подготовка профессиональных агрономов и других специалистов; и в-четвёртых — для подъёма сельского хозяйства «мало одной науки и техники... для этого необходима добрая воля, просвещённый взгляд на дело, и любовь к земле самих землевладельцев, а этому ... может пособить лишь школа - школа низшая, школа средняя и школа высшая, университетская» (Докучаев, 1951). В.В. Докучаев является не только создателем научного почвоведения и ландшафтоведения, но и основателем прикладной географии — точнее — прикладного ландшафтоведения (Исаченко, 1991).

В этот период исследования приобретают всё более комплексный физико-географический характер. В 1884 - 1885 гг. на обширной территории Ергеней и Калмыцкой степи на правобережье Волги (Сарпинской низменности) по поручению Геологического комитета России работала комплексная экспедиция под руководством русского географа и геолога профессора И.В. Мушкетова, известного путешественника и исследователя гор Средней Азии — Тянь-Шаня и Памиро-Алая. Основной задачей экспедиции было составлений десятивёрстной геологической карты. В её состав входили горный инженер В.М. Гекем и выпускник Петербургского университета А.Н. Краснов, ученик В.В. Докучаева, впоследствии выдающийся географ, ландшафтовед, геоботаник. Он первым ввёл в научную литературу понятие «географического комплекса». А.Н. Краснову были поручены физико-географические, геоботанические палеогеографические исследования. Он впервые изучает взаимосвязи почв и растительности на территории Ергеней и Сарпинской низменности (Сагалаев, 2006).

А.Н. Краснов является одним из основоположников отечественной географии растений, осуществил районирование земного шара по типам растительности, с учётом классификации климатов В. Кеппена, придерживаясь зонально-географического принципа. Он выделил десять зон и пять ландшафтных областей; в каждом из выделенных районов дал комплексную характеристику влияния природных условий на растительность. Характеристика ландшафтов проводилась, начиная с процесса выветривания и почвообразования, через рельеф и климат до растительного и животного мира и культурных ландшафтов (то есть по схеме, которая стала общепризнанной во второй половине XX века). Растительные зоны были описаны А.Н. Красновым довольно основательно за несколько лет до формулирования В.В. Докучаевым закона мировой зональности.

Участник «Особой экспедиции Лесного департамента» Н.М. Сибирцев в 1895 г. издаёт книгу «Об основаниях генетической классификации почв», в которой подробно разбирает и даёт детальную характеристику классификации почв В.В. Докучаева (1886 г.). Разрабатывая классификацию почв, Н.М. Сибирцев разделяет их на три отдела (зональных, интразональных и неполных). В 1897 г. эту классификацию оформляет в виде таблицы и впервые выделяет подтипы почв (например, для чернозёмов подтипами были тучные, обыкновенные и тёмно-шоколадные), которая в дальнейшем легла в основу современных классификаций. Собирая материал для составления почвенной карты в составе различных геологических экспедиций прошел пешком по Европе около 10000 км, по России до Урала – 6500 км., по землям Башкирии – более 800 км. В 1898 г. он издал «Схематическую почвенную карту Европейской России» с масштабом 240 вёрст в 1 дюйме, которая стала первой картой, составленной с позиций генетического почвоведения.

В 1889 г. Г.И. Танфильев опубликовал работу «К вопросу о флоре чернозёма», в которой рассматривал влияние растительности и подстилающих почву материнских пород (лёсса) на образование степных почв. Для определения степени карбонатности почв он разработал так называемый «метод вскипания», который широко используется в практике полевых почвенных исследований. Изучая растительность Крыма в1902 г. Г.И. Танфильев установил, что безлесье Яйлы обусловлено особыми климатическими и геологическими условиями.

В 1902 - 1905 гг. в окрестностях Сарепты в бывшем Царицынском уезде Саратовской губернии почвовед Н.А. Димо и геоботаник Б.А. Келлер (1907), изучавшие почвы и растительный покров на северо-западе Ергенинского плато, впервые выделили особую природную зону «полупустыни» иввели этот термин в научную литературу. Они рассматривали полупустыню как природную зону, для которой характерны и степные и пустынные растительные сообщества. В 1905 г. в составе «Волжской экспедиции», которой руководил почвовед Н.А. Димо, работал геолог А.Д. Архангельский, собиравший материалы по поручению Саратовского губернского земства для новой геологической карты Саратовской губернии. Итогом этих исследований стала книга «В области полупустынь. Почвенные и ботанические исследования на юге Царицинского уезда Саратовской губернии», изданная в 1907 г. в Саратове. В ней впервые в истории науки точно и многосторонне были выявлены закономерности, управляющие развитием и географическим распределением почв и растительности в полупустыне, дано описание засолённых почв (солонцов, солончаков) и их растительности. Почвенная часть, занимала две трети книги, в ней Н.А. Димо дал характеристику типичным почвам и почвенным комплексам, изложил разработанную им оригинальную, до того никем не применявшуюся методику картирования почв, как в известных до него масштабах, так и в очень крупных масштабах 1:1000, 1: 336 и др., а также методику составления почвенно-геоморфологических профилей на основе инструментальной нивелировки (Моников, 2007). В ботанической части Б.А. Келлер изложил свой оригинальный метод описания растительных ассоциаций — метод пробных площадок, который был впоследствии был признан как наиболее удобный и точный метод исследования. Составляя списки растений на пробных площадках он распределял их на экологически различные группы: многолетники и однолетники (среди высших растений), мхи, лишайники и водоросли. Большое значение Б.А. Келлер придавал глубине залегания корней, их ярусности и использованию ими влаги из различных слоёв почвы.

В 1901 - 1902 гг. ландшафты Цимлянского и Арчедино-Донского натеррасного песчаного массивов и меловых обнажений на правобережье Дона между Калачом и ст. Голубинской изучал географ, геоботаник В.Н. Сукачев, позднее в 1940-е гг., создавший новое научное направление — биогеоценология и ставший инициатором создания сети биогеоценотических стационаров для изучения функционирования природных комплексов по всей территории СССР.

В начале XX века на территории современной Волгоградской области организуются систематические работы по исследованию свойств ландшафтов натеррасных песчаных массивов Среднего Дона в целях их закрепления и лесоразведения. Впервые эти пески подробно описывает В.А. Дубянский в ходе геоботанического обследования Воронежской губернии и северной части Донской области 1903 - 1915 гг. В 1903 г. он изучает флору и растительность меловых обнажений на правобережье Хопра от Урюпинска до устья. В 1910 - 1911 гг., в ходе экспедиции, организованной Г.Ф. Морозовым, В.А. Дубянский исследует условия произрастания сосновых культур на песках Дона. Происхождение, строение песчаных массивов на террасах Дона и его притоков, эволюцию их ландшафтов и образование почв изучал Б.Б. Полынов во время экспедиций 1913 - 1915 гг. В этот период защитному лесоразведению посвящены работы А.Д. Гожева, А.Г. Гаеля.

В предреволюционный период в степях вели комплексные исследования известные русские ученые, большинство из которых прошли школу экспедиций В.В. Докучаева и продолжили разработку его идей. Прежде всего, следует отметить работы Л.С. Берга, проведшего первое зональное районирование России в 1913 г., Г.Н. Высоцкого, уточнившего границы природных зон, разработавшего научно-обоснованные приемы степного лесоводства (1905) и свое представление о ландшафте. Кроме того, Г.Н. Высоцкий является основоположником идеи создания карт, названных позднее ландшафтными. Большая часть его работ посвящена изучению степей. В течение 12 лет (1892 — 1904 гг.) Г.Н. Высоцкий руководил Велико-Анадольским участком Докучаевской экспедиции и Мариупольским лесничеством. Начиная с 1904 г., проводил различные исследования, изучал лесные массивы в степях на севере Ергенинского плато, в Молдавии, в Самарском Заволжье, в крупнейшем в степной зоне естественном сосновом Бузулукском бору. Г.Н. Высоцкий впервые ввел количественный показатель для разграничения природных зон (коэффициент увлажнения), исследовал влияние леса на гидрологический режим окружающих территорий, на среду обитания и причины безлесья степей.

Впервые в 1913 - 1916 гг. Б.Б. Полынов при изучении массивов песков на террасах Среднего Дона и И.В. Ларин, исследовавший север Прикаспийской низменности, независимо друг от друга, применили полевую ландшафтную съёмку и составили ландшафтные карты районов исследования (Исаченко, 1991). Позднее И.В. Ларин создал первый ландшафтный определитель, который даёт возможность по характерным растениям-индикаторам определить другие компоненты геосистемы. Б.Б. Полынов на основе детальных ландшафтных исследований массивов донских песков создал генетическое направление в ландшафтоведении, он впервые в единстве рассматривал происхождение, динамику и эволюцию ландшафта (1952).

В то же время появляется ряд трудов, посвященных вопросам сохранения степной и лесной растительности на юге Европейской России. Один из известных представителей докучаевской научной школы, географ, геоботаник Г.Н. Высоцкий в 1903 г. и 1913 г. проводил ландшафтные исследования на севере Ергенинской возвышенности. В ходе которых составил первые геоботанические описания естественной растительности ( в т.ч. леса в верховьях р. Тингуты), искусственных лесонасаждений с детальной физико-географической характеристикой. В своей книге «Ергеня» (1915) одним из первых обратил внимание на процессы изменения растительности под влияние хозяйственной деятельности, в основном перевыпаса. Он впервые в своих работах рассматривает взаимосвязи между растительностью и климатическими факторами на примере растительных сообществ в южно-русских степях (в т.ч. и лесов), и предпринимает попытку систематизировать жизненные формы степных растений. Начатые в конце XIX в. Г.Н. Высоцким и другими учёными исследования влияния выпаса на степную растительность продолжили И.К. Пачоский, В.Л. Комаров.

В этот же период появились описания эндемичной флоры меловых обнажений по Волге (Балыклейско-Иловлинского района) и по Дону и его притокам Д.И. Литвинова (1890), В.Н.Сукачева (1902), В.И. Талиева (1906), где также указывалось на необходимость сохранения этих уникальных сообществ.

В 1917 г., степи Нижнего Дона посетил талантливый ботаник-флорист К.М. Залесский, описавший донские степи до начала их массовой распашки.

В отличие от ботанических исследований изучение фауны и животного мира в дореволюционный период после Э.А. Эверсманна и К.М. Бэра практически не проводились.

В систему мероприятий по борьбе с засухой на юге Русской равнины В.В. Докучаев (1892) включал создание в степях лесных полос в междуречьях. На территории Саратовской губернии такие лесополосы были заложены в 1890 г. по водоразделам рек Медведицы, Терсы, Щелкана (Еланский, Жирновский административные районы Волгоградской области). Эти работы велись удельным ведомством под руководством русского лесовода Н.Г. Генко. Были созданы Козловская водораздельная полоса, Терсинская и Тарапатинская лесные полосы, сохранившиеся до настоящего времени. В сочетании с естественными лесами эти насаждения создают единую противоэрозионную сеть.

Для защиты г. Камышина от заносов песка в 1903 г. организуется казенный древесный питомник, снабжавший посадочным материалом не только Саратовскую но и Астраханскую губернию. В 1913 г. он расширяется за счёт дендрологических посадок на месте суходола Кирпичный и насчитывает 43 вида деревьев и кустарников. В 1939 г. в Камышинском дендрарии было уже 330 древесных и кустарниковых видов из Северной Америки, Средней Азии, Европы, Дальнего Востока, Крыма и Кавказа.

Климат стал самостоятельным предметом исследования на рубеже XIX и XX вв., хотя общие его описания в сочетании с другими природными компонентами встречаются и в более ранних работах различных учёных (Е.Ф. Зябловский, Э. А. Эверсманн, К.М. Бэр, А.Н. Бекетов Н.П. Барбот де Марни и др.). Ещё в 1857 г. экономист К.С. Веселовский в своей монографии «О климате России», характеризуя сельское хозяйство юга Европейской России, писал о влиянии климата на природные особенности степей (равнинность, безводность, безлесность). Первые сведения о климатических условиях степей приводятся в книге А.И. Воейкова «Климаты Земного шара, в особенности России» (1948), изданной в 1884 г. на русском языке и в 1887 г. на немецком языке со значительными дополнениями и признанной классической работой в области климатологии. В ней впервые даётся подробная характеристика климата России и рассматривается сравнительная климатология Земли во взаимосвязи со всеми физико-географическими факторами. В книге П.А. Германа «Физические очерки Саратовской губернии», изданной в 1900 г. даётся климатическая характеристика Царицинского уезда, опубликованы данные о месячных температурах продолжительности сезонов года, ветрах, годовом количестве осадков, которое определялось в 333 мм, а также - сведения о сроках вскрытия и замерзания Волги. До 1890 г. данные наблюдений издавались в так называемых сводках, а с 1890 г. - в Летописях Главной физической обсерватории (ГФО).