А. Я. Гордягин (1897, 1900, 1901) впервые высказал мысль о том, что островные боры Казахстана когда-то в прошлом составляли единый лесной массив, сливавшийся с зональной северной тайгой и с горными и предгорными лесами Алтая, чем и объясняется проникновение сюда некоторых таежных и болотных растений.
Эту гипотезу развил И. М. Крашенинников в 1939 г., считавший, что в плейстоцене, в относительно холодные и влажные (по сравнению с современной климатической обстановкой) эпохи, ландшафт лесостепи простирался от Алтая до Урала через Каркаралинские, Баянаульские и Кокчетавские горы. В период с континентальным холодным и сухим климатом здесь господствовали сосна, береза, лиственница, в светлых сообществах которых, так же как и на открытых остепненных горных склонах, на грубых каменистых и песчаных субстратах, распространялись из горной Сибири бореально-ксерофитные растения «плейстоценового флористического комплекса», которые частично сохранились и доныне в качестве реликтовых элементов главным образом среди горного и сопочного рельефа. В периоды увеличения увлажнения сюда проникали как с гор Алтая, так и из северных районов Западно-Сибирской равнины темнохвойные древесные растения и сопутствующие им бореальные лесные и болотные виды. Наконец, вероятны фазы, когда климатические условия складывались благоприятно для проникновения в Казахстан широколиственных древесных растений.
Представления И. М. Крашенинникова о характере растительности Казахского мелкосопочника в плейстоцене вытекают из его общей палеогеографической концепции, материалов по изучению современного распределения растений и фактических данных, относящихся к смежным территориям. Палеоботаническими и палинологическими данными, подтверждающими распространение на территории Казахского мелкосопочника в плейстоцене лиственницы и вяза, он не располагал. Присутствие дуба подтверждается находкой в верхнеплейстоценовых отложениях из бассейна р. Улу-Джиланчик в Тургайской области отпечатков листьев Quercus robus (Криштофович, 1915; Корнилова, 1966).
Таким образом, согласно А. Я. Гордягину (1897, 1900—1901) и И. М. Крашенинникову (1939), островные боры Казахстана (как в пределах мелкосопочника, так и в Тургайской низменности) — остатки некогда сплошной или почти сплошной полосы хвойных лесов, простиравшихся в более прохладные и влажные эпохи плейстоцена от Урала до Алтая. Мнение о реликтовом характере островных боров Казахстана разделяют многие другие исследователи (Павлов, 1949; Грибанов, 1957; и др.).
В голоцене климат Центрального и Северного Казахстана подвергся циклическим изменениям. А. В. Шнитников (1957) приводит доказательства многовекового ритма изменчивости увлажненности продолжительностью около 1800—1900 лет. Кроме того, удалось выявить внутривековые циклы продолжительностью в среднем около 35 лет (Шнитников, 1950), соответствующие средней продолжительности естественных климатических колебаний, так называемых «циклов Брикнера». В более влажные эпохи лесная растительность активизировалась и выходила из своих убежищ, площадь лесных массивов увеличивалась и местами они сливались друг с другом. Напротив, в более сухие эпохи лесные массивы сокращались в своих размерах и иногда разобщались. Одновременно с этим несколько смещались и некоторые биогеографические рубежи. Однако общая климатическая ситуация оставалась в общем довольно стабильной (Брукс, 1952; Берг, 1960; Борисов, 1967). Сохранялся и общий характер зональности, а следовательно, и распространение сосновых лесов оставалось прерывистым.
Своеобразной сенсацией явились опубликованные А. М. Жарковой (1930) результаты пыльцевого анализа трехметровой толщи торфяника на окраине оз. Карасье в Боровском лесном
массиве (Кокчетавская возвышенность). Здесь в торфяной залежи была обнаружена пыльца сосны (по всему разрезу), с увеличением количества до 70—80% от суммы пыльцы всех древесных видов в верхних горизонтах, березы (по всему разрезу, с увеличением до 70—85% в средней и нижней частях), затем, главным образом в нижних горизонтах, пыльца ели (0,5—2%), пихты (1—4%), кедра сибирского, или, точнее, сибирской кедровой сосны (1—5%), лиственницы (до 1,5%). Кроме того, в самых нижних горизонтах в двух разрезах найдена пыльца дуба (до 1%), в трех — пыльца вяза (3—3,5%). От дна торфяников до середины разреза нередка пыльца ольхи (1—5%), во всех торфяниках в изобилии (до 90—100%) встречается пыльца ив. Некоторые образцы торфа А. М. Жаркова послала для проверки известному палинологу Д. А. Герасимову, который подтвердил встречаемость в них пыльцы всех упомянутых древесных растений, кроме пихты и дуба, дополнительно отметил пыльцу лиственницы (сама она ее из этих образцов не определяла).
Позднее, в 1941 и 1965 гг., А. М. Жаркова (1967) продолжила исследования в том же районе и опубликовала пыльцевую диаграмму разреза торфяника на окраине оз. Светлого.
В развитии этого торфяника можно выделить три периода:
I (3,5—2,75 м) — максимум березы и ивы, довольно много сосны, присутствуют ольха, пихта и дуб;
II (2,75—1,5 м) — максимум березы и сосны, ивы меньше, торф сильно разложившийся, из него полностью выпадает несколько больше ольхи, сфагнум;
III (от 1,5 до поверхности) — максимум сосны, довольно много березы и ивы, торф слабо разложившийся, осоковый со все большим участием сфагнума.
В своей первой работе А. М. Жаркова (1930) высказала предположение, что изученные ею торфяники образовались путем заболачивания озер в послеледниковое время — в ксеротермический период, когда возросла сухость климата. Позднее (Жаркова, 1967) она изменила свое мнение и на основании изучения торфяной залежи у оз. Светлого пришла к заключению, что торфяники Боровского массива начали формироваться в среднем голоцене. Их залежь отражает сначала период относительно теплый и влажный, затем сухой и более прохладный (континентальный или ксеротермический) и, наконец, современный период, несколько более влажный.
Таким образом, повторное исследование подтвердило встречаемость в глубоких горизонтах торфяника пыльцы ольхи, дуба и пихты, но на этот раз не была найдена пыльца лиственницы и кедра сибирского. А. М. Жаркова допустила возможность заноса пыльцы древесных растений, в настоящее время не встречающихся в Боровском массиве, из других районов. Однако при этом остается неясным, почему такая пыльца встречается только в глубоких горизонтах торфяников и не отмечена в их поверхностных слоях.
В связи с находкой в торфяниках Кокчетавской возвышенности пыльцы дуба нелишне напомнить, что И. П. Шангин, посетивший район горы Имантау, записал рассказанные ему местными жителями-казахами две версии, объясняющие происхождение этого названия. Согласно первой версии (Шангин, 1820, с. 26) «дуб на их языке называется и м а н, которого небольшие деревья будто бы найдены были одним киргизским старшиной на сей горе, среди соснового леса, которые срублены были и разделены по частям между народом, для вечного хранения в семействах, в знак народного благополучия и свободы. Так думают и уверяют некоторые из киргизов, у которых действительно я видел хранящиеся, кажется дубовые, дощечки». Однако И. П. Шангин (1820, с. 27) тут же приводит другую версию. «Каждого Россиянина, имеющего бороду, называли Киргизы прежде сего Иманом, по имени Магометанских духовных, думая, что борода принадлежит только им». Казахи рассказали Шангину об одном несчастном случае, якобы происшедшем на вершине этой горы с пришедшим сюда бородатым русским, после чего гора и получила свое название. Вторая версия имела тогда более широкое распространение.
А. Я. Гордягин (1900—1901) относился к записанному Шангиным преданию о недавнем произрастании дуба в Казахском мелкосопочнике весьма скептически. Однако эта легенда произвела большое впечатление на Д. И. Литвинова (1901), посвятившего ей специальную статью. Все же не исключена вероятность, что дуб произрастал в Казахском мелкосопочнике еще в среднем голоцене, а отдельные деревья сохранились до начала XIX в. Во всяком случае, травянистые спутники дуба и в настоящее время встречаются в сосняках Казахстана (Asarum europaeum — в сосновом массиве Аман-Карагай в Тургайской низменности, Dryopteris filixmas — в борах Кокчетавской возвышенности, Ба — янаульских и Каркаралинских низкогорий).
Заслуживает внимания и тот факт, что в Тургайской низменности, в торфянике, расположенном в 12 км к северу от Наурзумского бора (Крупеников, 1941), обнаружены остатки древесины и коры ели и ольхи — древесных растений, теперь здесь не произрастающих (ближайшие пункты встречаемости ели — Южный Урал, ольхи — район оз. Кушмурун в Кустанайской области). Исследована торфяная залежь мощностью 110 см. Состав пыльцы по горизонтам: I (110—90 см) — береза, меньше ивы, небольшая примесь сосны и ольхи; II (90—80 см) — березы еще больше (90%), ольха исчезает, ивы немного, сосна почти сходит на нет, торф сильно минерализован (с примесью песка, принесенного ветром), что свидетельствует о сухости климата; III (80—30 см) — много ивы, березы, сосны несколько больше, снова появляется ольха, в верхней части горизонта небольшая примесь ели; IV (20—10 см) — преобладает ива, березы нет, ольха окончательно исчезает, есть сосна, небольшая примесь ели; V (10—? см) — ива, сосна и береза. Второй и четвертый горизонты соответствуют периодам иссушения, сопровождавшимся исчезновением ольхи; первый, третий и пятый — периодам увлажнения. Эти данные указывают на то, что в прошлом Наурзумский бор был крупнее и в его флоре содержалось больше бореальных элементов.
Воздействие человека на растительность островных боров Северного и Центрального Казахстана восходит, по меньшей мере, еще к бронзовому веку — периоду, датируемому 1500—1000 лет до н. э., когда здесь жили кочевые племена, занимавшиеся скотоводством и освоившие мотыжное земледелие (так называемая «Андроновская культура»). Памятники этой культуры — некрополи — обнаружены е Кокчетавской возвышенности на окраине пос. Борового и в Зерендинском лесном массиве.
В историческое время казахское население, занимавшееся скотоводством, также оказывало некоторое, хотя и незначительное, воздействие на лесную растительность. Истребление лесов началось приблизительно в середине XIX в., когда в области мелкосопочника были организованы казачьи поселения и созданы горные заводы.
Основными формами воздействия человека на растительность были выпас скота, лесные пожары и рубки леса.
Влияние выпаса скота особенно интенсивно проявляется по окраинам лесных массивов, по кромкам лесных полян и под куртинами деревьев, где скот находит убежище от жары. Вытаптывание, уплотнение почвы, повреждение подроста ухудшают естественное возобновление и приводят к отмиранию леса.
Лесные пожары возникают как естественным путем (воспламенение при ударе молний), так и под влиянием человека. Возникновению и распространению пожаров благоприятствуют: сухость климата, ветер, обилие легко воспламеняющегося материала — валежника, лишайников, кустарников и особенно распластанных побегов можжевельника со смолистой хвоей. Следы пожаров в островных борах заметны повсюду. Некоторые массивы подвергались сплошным пожарам, например, Кент — в 1954 г., Бахтинский массив — в 1918 и 1951 гг. (Токарев, 1966).
И. П. Шангин (1820), посетивший район оз. Имантавского (тогда оно называлось Копча) в 1816 г., отметил, что о-в Казачий, выступающий среди этого озера, был покрыт дремучим сосновым лесом и поэтому был труднодоступен для исследования: В течение последних ста лет на острове неоднократно происходили лесные пожары, и теперь он почти лишен лесной растительности. Последний пожар, по данным местной лесной охраны, прошел в 1967 г. При посещении острова в 1978 н 1981 гг. автор этой книги обнаружил на нем лишь небольшие остатки соснового леса, а также отдельные, разбросанные то здесь, то там, сосны и березы. На низком западном берегу густую заросль образуют черемуха и ива.
Но особенно сильное, влияние на боры низкогорий и мелкосопочника оказали рубки, проводимые русскими поселенцами во многих случаях хищнически, без заботы о сохранении лесных богатств. Уже в начале XX в. некоторые лесоводы (Барышевцев, 1911; Лейков, 1911) отмечали, что островные сосновые боры безжалостно вырубаются, подвергаются пожарам, сильно захламлены, высказывали опасение, что неразумная эксплуатация может повлечь за собой тяжелые последствия.
В результате рубок, лесных пожаров, а отчасти и выпаса скота площадь сосновых боров в Казахском мелкосопочнике уменьшилась, а в некоторых небольших массивах сосна была полностью или почти полностью истреблена. Об этом свидетельствуют литературные и архивные данные, а также материалы лесоустройства разных лет.
Экспедиция И. П. Шангина (1820) оценила в 1816 г. площадь Баянаульского соснового массива в 1000 кв. верст. Через 52 года, в 1868 г., по данным подполковника Красовского, леса здесь занимали 250 кв. верст (площадь их сократилась в 4 раза). Лесоустроительная экспедиция 1956 г. определила площадь Баянаульского бора в 157 км2, в том числе под сосной — в 120 км2. За период, прошедший со времени экспедиции И. П. Шангина (140 лет), площадь Баянаульского бора уменьшилась приблизительно в 6 раз. Конечно, можно допустить некоторую неточность первоначальных оценок, однако не следует забывать, что экспедиция Шангина была хорошо оснащена и в составе ее были квалифицированные специалисты. Поэтому факт значительного сокращения площади Баянаульского лесного массива не вызывает сомнений.
О лесах массива Имантау И. Я. Словцов (1897) писал, что они могут служить примером варварского и безрассудного отношения местного населения к лесным богатствам: строевой лес, прежде сплошь покрывавший сопочник с юго-восточной стороны, был выжжен, поэтому сопка издали казалась голой; для построек и для топлива жители вырубали даже последние деревья близ поселка.
В 1816 г. И. П. Шангин (1820) дал указание поручику Логинову сделать описание соснового бора, простиравшегося якобы сплошной полосой от горы Имантау до сопки Джаксы-Джангизтау. Когда эту местность в 1878 г. посетил И. Я. Словцов (1897), леса здесь уже не было. Местные жители-казахи сообщили ему, что пространство между Моральдинскими, Сандыктавскими, Зерендинскими и Байкашкарскими горами было прежде покрыто сосновыми лесами, в которых водились медведи и дикие козы. Впрочем, в примечании к работе И. Я. Словцова Г. Катанаев указывает, что сплошной бор между горами Имантау и Джаксы-Джангизтау едва ли не плод ошибки Шангина. Что касается самой сопки Джаксы-Джангизтау, то она, несомненно, была облесена, однако, как указывает Словцов, обитатели соседних поселков все, что на ней можно было вырубить — вырубили; все, что можно было сжечь — сожгли. Теперь на этой сопке, по нашим наблюдениям, произрастают лишь отдельные деревца сосны и
распластанные кусты можжевельника казацкого на скалах, на склонах — небольшие березовые рощицы.
Лесничий П. Г. Лейков (1911) сообщает, что в начале XX в. в Сандыктавском лесничестве были уничтожены сосновые боры на площади свыше 1500 десятин в наделах селений Максимовского, Владимирского и Петровского.
В конце прошлого столетия на Галочьих горах близ г. Кокчетав А. Я. Гордягин (1900—1901) обнаружил остатки некогда существовавшего соснового бора: северный склон был покрыт березовым криволесьем с сохранившимися кое-где соснами. Теперь сосна здесь полностью истреблена. Тот же исследователь обнаружил жалкие остатки сосновых боров между с. Азатом и с. Дорфеевкой (к северу от оз. Малого Чебачьего) и в некоторых других местах; он приводит свидетельства местных жителей, которые еще помнили сосняки в тех местах, где уже или вовсе не было древесной растительности, или имелись лишь чахлые березняки.
В Карагандинской области, к западу — северо-западу от г. Каркаралинска, на скалистой горе Кзылту, по данным лесоустройства 1905 г., числилось 7 га соснового леса; теперь там сохранилось лишь несколько чахлых сосен. В. В. Барышевцев (1911), ссылаясь на данные лесоустроительной экспедиции, работавшей в 1905 г. под начальством Щербины, указывает, что к северо-востоку от г. Каркаралинска на горе Эдрей был небольшой массив соснового леса, но его истребили и дачу исключили из лесного фонда. По этим же данным, островки соснового леса прежде существовали западнее г. Каркаралинска на горе Берккара, южнее массива Кызылрай на горе Бегазы и к юго-юго-западу от Баянаульского массива, на границе между Карагандинской и Павлодарской областями на горе Семиз-Бугу. Все они позднее или полностью уничтожены, или от них остались отдельные деревья сосны и березы.
В массиве Бахты (Карагандинская область) площадь «сосновых лесов» в 1901 г. исчислялась в 4820 га. По данным лесоустройства 1955 г., покрытая лесом площадь с преобладанием сосны здесь оценена в 649 га, но выявлено 4546 га редин сосны, относящихся к не покрытой лесом площади. Эти данные трудно поддаются сравнению, так как не ясно, учитывались ли в 1901 г. редины. Во всяком случае, приходится констатировать в массиве Бахты с 1901 по 1955 г. или существенное сокращение площади сосновых боров (приблизительно в 10 раз), или переход значительной части сосновых лесов в редины.
Высказанную А. Я. Гордягиным и И. М. Крашенинниковым гипотезу о реликтовом характере Кокчетавских боров и о их прошлой связи с лесами Алтая брал под сомнение В. Н. Сукачев (1948). Он писал: «В сравнительно недавнее время, может быть 5—6 тыс. лет тому назад, климат здесь был теплый, и, вероятно, более сухой (так называемый ксеротермический период), когда степь и соответственно пустыни простирались далее к северу.
Если этот массив существовал уже тогда, то как он пережил этот период, неблагоприятный для лесной растительности?» И далее, отмечая присутствие в борах таежных и болотных растений: «Возникает вопрос, как эти представители болотных элементов флоры пережили здесь кееротермический период, когда, надо думать, болота высыхали» (с. 36). В. Н. Сукачев отмечал, что для решения этих вопросов нужны дальнейшие исследования. В свете исследований, проведенных автором этой книги, реликтовый характер боров Кокчетавской возвышенности и всего Казахского мелкосопочника не вызывает сомнении. Новейшие палеоботанические и палеоклиматнческие данные внесли коррективы и в представления о так называемом «ксеротермиче — ском периоде». Согласно этим данным, в течение голоцена происходили циклические изменения климата, с чередованием более влажных и более сухих эпох. Однако в сухие периоды происходила лишь редукция островных боров, сокращение их площади и перемещение некоторых растительных сообществ и популяций растений по экологическому профилю. При этом пересыхание болот не происходило, так как они располагаются в замкнутых или полузамкнутых понижениях с постоянно сохраняющимся источником их водоснабжения за счет стекающей со склонов влаги и выхода грунтовых вод, просачивающихся из трещин гранитных скал.
Л. Н. Грибанов (1957) приходит к выводу, что сосновые боры Казахстана утратили контакт с лесами Алтая сравнительно недавно, на протяжении последних 200 лет, в результате катастрофического сокращения их площади, вызванного деятельностью человека.
Такой вывод лишен оснований. Л. Н. Грибанов упускает из виду тесную связь сосновых боров в Казахстане с определенными условиями среды. В области мелкосопочника сосняки произрастают на гранитоидах и метаморфических горных породах, в низкогорьях и на сопках, где выражена вертикальная поясность растительного покрова (т. е. не в степи, а в лесостепном и лесном поясах). В Тургайской ложбине и в степной зоне Прииртышья сосновые боры распространены на древних песчаных речных наносах и здесь они представляют собой азональное, эдафически обусловленное явление. В окружающей местности, на черноземных и тем более на солонцеватых почвах сосна произрастать не может, и нет оснований утверждать, что она произрастала в таких условиях в прошлом. Л. Н. Грибанов преувеличивает интенсивность и темпы истребления сосновых лесов, не учитывая высокую степень устойчивости сообществ сосны в свойственных ей местах обитания по отношению к антропогенным воздействиям, способность этих сообществ восстанавливаться после нарушений. Впрочем, в последующих работах Л. Н. Грибанов (1965а, б) о темпах истребления сосны в Казахстане высказывался более осторожно.
Подводя итоги сказанному, можно прийти к заключению, что сосновые леса Казахского мелкосопочника представляют собой достаточно древнее образование, их формирование восходит, по меньшей мере, к плейстоцену, когда сложились благоприятные условия для проникновения в мелкосопочник бореальных элементов флоры из северной части Западно-Сибирской равнины, с Алтая и с Южного Урала. В это время здесь существовал лесостепной ландшафт с преобладанием на низкогорьях и сопках сосновых лесов, а в возвышенно-равнинных местоположениях — березовых и осиновых лесов в сочетании с луговой степью и остепненными лугами.
В сухую эпоху голоцена (так называемый ксеротермический период) лесистость в области мелкосопочника значительно сократилась, боры приняли островной характер, а в возвышенноравнинных местоположениях сформировалась степная растительность. Однако в одну из эпох голоцена, когда климат стал более влажным и прохладным, чем в настоящее время, массивы островных боров Казахского мелкосопочника были крупнее, чем теперь, а некоторые из них сливались друг с другом.
На протяжении последних 200 лет лесистость в низкогорьях и на сопках сокращалась. Об этом свидетельствуют как имеющиеся источники (литературные данные, материалы лесоустройства и т. п.), так и небольшие сосновые рощи, группы деревьев и отдельные деревья сосны, встречающиеся среди степи и сельскохозяйственных угодий.
Сокращение лесистости происходило главным образом за счет истребления березовых, осиновых лесов, а также сосновых лесов, произраставших на мелких сопках и холмогорьях, сложенных эффузивными, осадочными и метаморфическими горными породами. Сосновые леса на гранитных низкогорьях подвергались истреблению в меньшей степени вследствие их меньшей доступности и непригодности каменистых почв для распашки, а растительности — для выпаса.
Под влиянием рубок и пожаров некоторые небольшие островки сосновых лесов полностью исчезли, площадь других существенно сократилась, причем значительная часть лесов, особенно в Баянаульско-Каркаралинском массиве, превратилась в редколесья.
Как это наблюдается во многих районах земного шара, неизбежным следствием сокращения лесистости в области Казахского мелкосопочника явилась деградация почв, лишенных защищающего их растительного покрова, и аридизация климата, что само по себе создает менее благоприятные условия для существования и восстановления лесной растительности.
Однако существенного изменения южной границы ареала сосны в Казахском мелкосопочнике в связи с антропогенными воздействиями не произошло.