Рельеф заповедника в целом характеризуется как денудационный, среднегорный с куполообразными вершинами. Абсолютные высоты лежат в пределах 300-2000 м н. у. м.; средние высоты порядка 700-1000 м. Увеличение высот и степень расчленения рельефа идет с запада на восток. В наиболее высоких точках изрезанные карами склоны образуют крутобокие пирамидальные вершины, формируя альпийский высокогорный рельеф юго-восточной части заповедника. Характерны следы снежно-ледовой обработки с повсеместным развитием склоновых процессов (обвалов, осыпей, лавин).

В северных и западных районах заповедника склоны гор спокойные, холмисто-увалистые, с мягкими очертаниями. Долины рек и их притоков здесь пологие. В восточной части, в пределах лесного пояса, склоны гор более круто спускаются к речным долинам, имеющим часто характер ущелий и каньонов.

Окраины хребтов заповедника занимает обширный пояс эрозионного среднегорья. Подножье хребтов окаймляет пояс низкогорного мелкосопочного рельефа, густо изрезанный мелкими водотоками. Глубина расчленения склонов речной сетью изменяется в пределах 1-11 м на равнинах и 10-1250 м в горах.

На территории заповедника находятся крупные гранитные интрузии среднедевонского и позднедевонского возрастов. В некоторых районах заповедника есть выходы известняка.

Климат района заповедника резко континентальный с жарким летом и суровой, холодной зимой. Особенностью климата является значительная амплитуда колебаний температуры. Самый холодный месяц – январь (абсолютный минимум – 49-52° С),самый теплый – июль (абсолютный максимум - 33-38° С).

Весь этот регион принимает большое количество осадков. По данным расположенной у подножья гор метеорологической станции Змеиногорск, среднее годовое их количество составляет 516 мм. При продвижении к востоку в связи с общим увеличением абсолютных высот количество осадков быстро возрастает (до 1500 мм).

* Учрежденный в конце 1999 г., этот заповедник только приступил к своей деятельности, поэтому очерк о нем лишь предварительный. Прим. редакции.

Распределение осадков по временам года более равномерное, летний максимум выражен не столь резко, весной и осенью выпадает много осадков. В связи с этим районы заповедника характеризуются высокой влажностью воздуха; даже в дни без дождей он бывает насыщен влагой за счет интенсивного испарения и мощной транспирации растений. Большое значение как поставщик влаги имеет облачность. Мелкокапельная влага облаков впитывается почвой и растительностью.

Большая влажность воздуха в сочетании с достаточно оптимальными температурами создают по нижним склонам хребтов благоприятные условия для мощного развития лесной и луговой растительности, обеспечивая широкое распространение формаций черневой тайги.

В верховьях рек нередко выпадает град и снег. Большие кратковременные снегопады отмечаются даже в июле и августе.

Устойчивый снежный покров на территории заповедника появляется 2-15 октября и сходит 27 апреля-4 мая. Высота снежного покрова зависит от количества зимних осадков и силы ветра, средняя годовая скорость которого составляет 3,4 м/сек в западных районах и 2,8 м/сек в восточных.

На территории заповедника суммарная солнечная радиация достигает 100-110 ккал/кв. см в год. В горах распределение солнечной радиации сложнее, чем на равнине, так как помимо облачности поступающее на земную поверхность тепло зависит от ориентации и крутизны склонов.

Реки заповедника со множеством больших и малых притоков образуют очень разветвленную и густую гидрографическую сеть. Средний показатель густоты речной сети, выраженной через длину рек на 1 кв. км, составляет 1,5-2,0 км. Наиболее крупные реки заповедной территории относятся к бассейну реки Чарыш (Белая, Иня). На юго-западе берут начало реки Глубокая, Чесноков Алей, Восточный Алей, Большая Черепаниха, относящиеся к бассейну реки Алей.

Речной сток формируется за счет снеговых и дождевых вод, годовой слой стока изменяется с запада на восток от 600 мм до 1000 мм. Хорошо выражено весеннее половодье с максимумом в июне; часто бывают летние паводки, а зимой сток чрезвычайно низок. Ледовый покров образуется в ноябре, разрушается в апреле. Температура воды колеблется в пределах 4-8°, достигает максимальных значений 10°в июле и августе.

При подъеме от предгорий к водораздельным участкам заповедной территории широкими полосами меняются почвы, характерные для степного, лесного и высокогорного поясов. Мощные черноземы предгорий переходят в выщелоченные и оподзоленные черноземы.

Мощность гумусовых горизонтов нередко доходит до 100 см, количество гумуса в верхнем слое достигает 15-16 %, постепенно уменьшаясь с глубиной. Развитию черноземов в полосе предгорий благоприятствует большая влажность климата. Кроме того, большое значение имеет распространение в предгорной полосе мощных накоплений рыхлых отложений, богатых карбонатами кальция.

Выщелоченные и оподзоленные черноземы с подъемом в горы сменяются серыми лесными и дерново-подзолистыми почвами. Серые лесные почвы характеризуются высоким содержанием гумуса и общего азота.

Дерново-подзолистые почвы характеризуются развитием густой корневой массы травянистых растений. По склонам гор они распространены до лесной границы, выше которой их замещают горно-луговые почвы, доминирующие в пределах высокогорного пояса. Среди них здесь распространены типичные горно-луговые и горно-луговые оподзоленные почвы.

Самые высокие участки гор вообще лишены почвенного покрова и представляют собой каменистые россыпи с вкраплениями скелетных каменистых обнажений, где развивается разнообразный мохово-лишайниковый покров.

© П.В. Голяков, Е.А. Давыдов, Н.Л. Ирисова, Д.В. Рыжков, О.В. Уварова, Ю.Г. Швецов, Э.В. Рогачева, 2000 г.