Астраханский заповедник представляет уникальную природу низовьев дельты Волги — одной из крупнейших дельт мира. Следует особо отметить, что заповедник расположен в низовьях дельты и полно характеризует природную среду лишь этого района, существенно отличающегося от других районов, находящихся выше по течению. Расположение на морском крае дельты, т. е. на границе суши и внутреннего моря-озера с весьма изменчивым уровнем, определяет большую динамичность природных комплексов низовьев дельты. За годы существования заповедника его природа испытывала постоянные и значительные изменения, которые отражали общие изменения во всей дельтовой области реки.

Астраханский заповедник расположен в дельтовом интразональном районе Прикаспийской провинции зоны пустынь. По классификации биогеографических провинций Палеарктики Удварди, с изменениями А.Г. Воронова и В.В. Кучерука, заповедник находится в пустынной Прикаспийско-бетпакдалинской провинции в ближайшем соседстве с озерной провинцией Каспий. Стык провинций и интразональность, а также сложная геологическая история региона обусловливают сочетание природных особенностей, свойственных различным биомам.

Климат региона (по данным справочника «Агроклиматические ресурсы Астраханской области» (1974) и многолетним материалам феногидрометеостанции заповедника Дамчик) слагается под воздействием циркуляционных процессов южной зоны умеренных широт и находится под преимущественным влиянием Азиатского антициклона. Входящие воздушные массы морского и арктического происхождения трансформируются в континентальные. Равнинный рельеф не нарушает общей циркуляции воздушных масс, но обилие водоемов создает особый мезоклимат. Характерная особенность климата — обилие солнечного света и тепла. Продолжительность солнечного сияния составляет 2200-2400 часов за год. Суммарная солнечная радиация достигает 118 ккал/см², поэтому климат здесь — самый засушливый и континентальный на европейской территории Союза. Годовая амплитуда экстремальных температур воздуха 70-80°. Очень велики тепловые ресурсы. Суммы температур воздуха выше 10° составляют 3500-3600°. Продолжительность теплого периода более 250 дней, безморозный период длится около 200 дней. Годовое количество осадков — 160-180 мм. Малое количество осадков в сочетании с высокой температурой определяет сухость воздуха и почвы и частоту засух и суховеев.

Зима начинается 4 декабря (±5 суток) и продолжается до середины марта. В этот период смягчающее влияние моря почти не ощущается, так как его северная часть замерзает. Средняя температура воздуха —4—6,4°, в иные годы понижается до —7,5—13° или повышается до 1-1,5°. Нередки похолодания до —35°. Ежегодно обычны оттепели (40-60 дней). Преобладают холодные восточные ветры. Сумма зимних осадков 50-60 мм, в половине зим устойчивый снежный покров не образуется. Период промерзания почвы — 90-120 дней.

Весна наступает 16 марта (±4 суток) и длится 42-53 дня. Это наиболее короткий сезон года: быстро повышается температура, мало осадков (20-34 мм), преобладает засушливая погода. Средняя температура воздуха 7,3-8,4°, в теплые весны 12-14°, в прохладные 5,1-6°. Абсолютный максимум 35°.

Лето начинается 5 мая (±3 суток) и длится 130-150 дней. Этот период жаркий, сухой и пыльный. Средняя температура воздуха 21,2-21,8° абсолютный максимум 45°. Осадки (73-91 мм) имеют преимущественно ливневый характер. Высокая температура и низкая влажность воздуха способствуют интенсивному испарению влаги с поверхности почвы и водоемов. Сумма испарения колеблется от 617 до 1102 мм.

Осень продолжается с 20 сентября (±3 суток) 60-65 дней. Средняя температура сезона 6,9-8,5°. Заморозки в воздухе начинаются во второй декаде октября. Осадков мало (37-60 см).

Влияние Каспийского моря на климат дельты ночью проявляется на расстоянии 30-40 км, днем — на 60-70 км. В течение всего года в низовьях дельты Ночью теплее, чем на остальной части дельты Волги. Летом в дневные часы на побережье холоднее на 1-2°, а зимой различия почти нет. Воздух в низовьях на 10-14% более влажный, чем в прилежащей пустыне. Безморозный период на побережье на 15-30 дней длиннее, чем в остальной дельте.

Геологическое строение и рельеф территории заповедника формировались в процессе длительно-го развития всей волжской дельты. Расположенная у очень мелководного северо-запада Каспийского моря, известного большой изменчивостью уровня, дельта Волги неоднократно становилась то дном моря, то собственно дельтой, то сушей. В каждый из этих этапов в ней накапливались новые отложения и возникали различные формы рельефа. Некоторые из них сохранились до настоящего времени и играют важную роль в строении дельты. Наибольшее влияние на ее генезис оказали осадконакопление и рельефообразование в ранне-хвалынское, позднехвалынское и новокаспийское время (Белевич, 1963).

Нижнехвалынские, большей частью глинистые и суглинистые, морские отложения сильно засолены. В одних районах дельты они лежат открыто, в других перекрыты толщей более поздних отложений. Местами на дне дельтовых протоков эти отложения обнажаются и образуют в них перекаты, местами они полностью размыты. Накопившиеся в позднехвалынское время менее глинистые отложения в послехвалынскую регрессию моря подверглись переработке, отчего увеличились размеры бэровских бугров (останцов додельтового рельефа), гряды которых вытянуты с востока на запад. Позднее между этими буграми сформировалась современная дельта Волги. Любопытно, что современная дельта чешуеобразно перекрывает верхнюю часть более древней новокаспийской дельты, нижняя часть которой покрыта грунтами различного происхождения, затоплена морем и представляет собой дно современной авандельты — мелководного предустьевого пространства.

В дельтовой области различают надводную, переходную и подводную части. Первая представляет собой субаэральный район, в котором в высокое половодье откладывается хотя бы небольшое ко личество аллювия; вторая — это относительно узкая полоса между надводной и подводной частями дельты и последняя — часть Каспия, где накапливаются измененные волжские наносы. По особенностям гидрографии и геоморфологического строения в надводной части дельтовой области выделяются центральная часть — собственно дельта и прилежащие к ней с востока и запада ильменно-бугровые районы.

Современная собственно дельта Волги расположена в бывшем мелководном заливе Северного Каспия, почти весь объем которого она уже заполнила. Дельта представляет собой аллювиальную равнину, прорезанную сложной сетью протоков различной величины, на которой местами возвышаются бэровские бугры. Собственно дельта подразделяется на верхнюю, среднюю .и нижнюю зоны. Если спускаться вниз по течению волжских рукавов и протоков дельты от ее начала (места расхождения Волги и ее протока Бузана) к морю, то, пересекая эти зоны, можно видеть закономерные изменения облика водоемов и растительного покрова на островах.

В верхней зоне преобладают крупные протоки и острова, возвышающиеся над меженным уровнем воды на 3-4 м. Наиболее характерные формы рельефа — прирусловые валы и старицы. В почвенном покрове преобладают разновидности аллювиальных почв. В растительности господствуют злаки, осоки и разнотравье, вдоль берегов — белая ива.

Для средней зоны, расположенной ниже по течению, характерно множество бэровских бугров и ильменей — мелководных озеровидных водоемов, заливающихся в половодье и, как правило, пересыхающих в межень. Протоки многочисленны, разветвляются и вновь соединяются между собой. Почвы — аллювиальные луговые, разной степени солончаковые и солончаки, вблизи бугров — светло-бурые пустынно-степные солонцеватые. В растительном покрове преобладают злаки и разнотравье, в понижениях — тростник, на солончаках — тамарикс и другие галофиты. Ивняки занимают берега протоков.

Нижняя зона — самая молодая в аллювиальной дельтовой равнине. Все три участка Астраханского заповедника целиком находятся в пределах этой зоны. В нижней зоне мало бэровских бугров, а на территории заповедника их вовсе нет. Протоки здесь еще больше ветвятся и одновременно мелеют и сужаются. Нижняя граница зоны проходит по устьям многочисленных дельтовых водотоков, которых в дельте около 900, очень разнообразных по размерам, строению и гидродинамическому режиму. В одних, хорошо проточных в межень, преобладает размыв русл, в слабопроточных — в основном аккумуляция наносов, в промежуточных — оба процесса. Есть непроточные в межень водотоки, в которых в половодье особенно интенсивно откладывается аллювий. Наиболее распространенные водотоки дельты именуются протоками, особенно узкие (менее 20 м) называют ериками. Протоки и ерики имеют корытообразное поперечное сечение и глубину 1-4 м и более. В местах залегания легкоразмываемых пород образуются глубокие омуты — ямы. По мере движения вниз по течению сеть протоков из-за их ветвления становится гуще, а острова между ними меньше. Они имеют ровную поверхность, с невысокими прирусловыми валами, мелкими старицами и котловинами ильменей. Их высота в межень колеблется от 2 м в верхней части зоны до 0,5-1 м близ устьев. Весной практически все острова заповедника заливаются волжскими полыми водами. Образуются обширные временные мелководные водоемы — полой. В нижней зоне преобладают луговые и аллювиальные почвы, есть солончаки и болотно-ильменные почвы. Верхние по течению районы заповедных участков заняты злаково-разнотравными лугами, по мере приближения к устьям протоков луга сменяются сплошными тростниковыми зарослями, а по берегам — белой и кустарниковой ивой. От устьев дельтовых протоков начинается култучная зона — узкая переходная полоса между надводной и подводной дельтами. Это наиболее динамичная часть дельты. Здесь образуются аллювиальные острова и зарождаются будущие протоки и ильмени. Она представляет собой систему заливообразных мелководных водоемов — култуков и русловых понижений — банчин. Банчины — это продолжение протоков, но они не имеют сплошных надводных берегов, в некоторые годы изменяют свое местоположение, и только со временем вдоль них образуются узкие, сильно вытянутые по течению острова и косы. На них преобладают аллювиальные и слаборазвитые болотно-ильменные почвы. Богатая растительность представлена тростниково-рогозовыми ассоциациями, ивняками и многими другими влаголюбивыми растениями.

Южнее култучной зоны начинаются мелководья предустьевого взморья — авандельта (подводная дельта), занимающая на Дамчикском и Обжоровском участках заповедника более половины их площади. В разных районах дельты ее протяженность с севера на юг, от култучной зоны до двухметровой изобаты моря, составляет от 40 до 60 км. В межень глубина в разных участках авандельты — от 0,3 до 1,2 м. Рельеф дна этих мелководий сглаженный, но множество пологих возвышений из-за малых глубин выступают как низменные острова, надводные и подводные косы, а понижения образуют бороздины (русла) и ямы. Большинство островов и кос авандельты изменяют свою форму и местоположение под действием сгонно-нагонных и стоковых течений, подвижек льда и лишь частично из-за поступления волжских наносов. Большинство этих островов образовалось в 30-е годы в результате регрессии Каспия. Площадь островов варьирует от одного до 60—80 км², высота не превышает 1 м, поэтому в половодье, а в последние годы и зимой почти все острова полностью заливаются.

Почвы здесь находятся в начальной стадии формирования, в растительном покрове преобладают тростниково-рогозовые и разнотравные ассоциации, возвышения покрыты ивняками. Мелководья авандельты между островами заняты подводными лугами погруженных водных растений, ежеголовником, куртинами тростника и рогоза. Летом в некоторых участках авандельты и култучной зоны сплошной ковер высших растений и водорослей так густ, что труднопреодолим даже для легких лодок. Авандельту принято делить на две зоны: островную, где сосредоточена большая часть островов, и зону открытой авандельты с единичными островами, расположенную ближе к морю.

В пределах заповедных участков находятся два крупных авандельтовых острова — Макаркин на Дамчикском и Блинов на Обжоровском. Первый образовался в 1936-1937 гг. С поверхности он сложен песком с раковинами солоновато-водных моллюсков кардиум. Почвенный покров состоит из растительных остатков; в северной, более возвышенной части, куда проникают волжские наносы, сформировались маломощные суглинистые аллювиальные почвы.

Большая часть острова заросла тростником, местами — рогозом, разнотравьем и ивой. Остров Блинов зарос тростником и рогозом. Большинство авандельтовых островов, включая Макаркин и Блинов, не похожи на обычные острова, какими их привыкли представлять. На них нет открытых пляжей. Острова авандельты — это сплошные тростниково-рогозовые крепи, затопленные водой, тянущиеся на 10-15 км. Только местами, где в глубине тростников разрослись ивовые рощицы, можно найти пятачки твердой «земли», да и то лишь в межень.

В формировании рельефа и всего облика суши и водоемов дельты, их растительного покрова и животного мира важную роль играет гидрологический режим. Он определяется объемом стока Волги, характером его распределения по сезонам и протокам, силой и направлением ветров, уровнем Каспийского моря. В годовом ходе уровня воды в дельте выделяются весенне-летнее половодье, летне-осенняя межень, зимний подъем уровня, понижения уровня в предполоводный и предледоставный периоды.

На жизнь природного комплекса больше всего влияет половодье. В этот период образуются полой, где в массе нерестятся многие виды рыб. Вешние воды приносят в дельту большое количество взвешенного вещества, оседание которого формирует новые острова и косы, а также приводит к вертикальному и горизонтальному росту существующих островов. Весенний сток приносит биогенные элементы, которые поступают во многие пищевые цепи. С характером и продолжительностью, а также изменениями уровня воды в остальное время года связаны многочисленные приспособления растений и животных. Можно считать, что водный режим определяет не только облик ландшафта дельты, но и условия существования всего живого в ее биогеоценозах.