«Калужско-Алексинский каньон» представляет собой глубокий суженный участок долины Оки между г. Калуга и пос. Дугна. Наиболее четко его ландшафтно-геоморфологические особенности проявляются на участке от дер. Пески до устья реки Дугна, для которого характерны: V-образный профиль долины Оки, отсутствие надпойменных террас, синусоидальное в плане русло, кулисообразно заходящие один за другой коренные склоны, незначительная ширина и достаточно большая глубина долины, сложенные коренными породами выпуклые склоны, резко преобладающая над боковой донная эрозия, четкая верхняя бровка долины, сплошные обвальные и оползневые явления склонов, интенсивное карстообразование, делювиально-пролювиальные конусы выноса в русле реки.
Весь регион, связанный с «Калужско-Алексинским каньоном», имеет особые черты природной среды, которые определяются, в первую очередь, интенсивной эрозией геологической среды, как поверхностными, так и подземными водами. Причем поверхностная водная эрозия носит регрессивный (наступательный) характер. Территория, заключенная между левыми притоками Оки — реками Комола и Кромольня, представляет собой водноледниковую равнину от слабо до сильно-расчлененной по площади и сильно-расчлененной по глубине эрозионных врезов. Абсолютный перепад высот в пределах этого участка составляет 108 м, и для него характерна сильная закарстованность.
Значительная эрозия геологической среды создала в районе каньона множество естественных обнажений коренных пород, в которых можно встретить отложения каменно-угольной, юрской и меловой систем, а также четвертичные образования. Каменноугольная система представлена здесь нижним отделом визейского яруса окского надгоризонта, состоящего из четырех стратиграфических подразделений. Алексинский горизонт залегает в основании всех коренных склонов реки Ока и представлен органогенно-детритовыми известняками серо-желтого цвета, мелкозернистыми, по фактуре плотными и монолитными, толстоплитчатами. В верхней их части наблюдаются прослои темно-серых пластичных глин мощностью 0,2-0,4 м. К этой толще известняков приурочен одноименный водоносный горизонт, он же является основным исходным источником большинства ключей вдоль русла реки Ока. Общая мощность пород алексинского горизонта составляет 12 м. Выше залегают породы Михайловского стратиграфического подразделения. Этот горизонт был выделен в 1932 году геологом М. С. Швецовым в овраге «Любовец» и получил название от расположенной вблизи него деревни — Михайловка. В его подошве здесь залегают темно-серые песчаные, слюдистые глины мощностью 4,0 м, которые перекрываются толстоплитчатыми серыми, темно-серыми пятнистыми мелкозернистыми, иногда частично перекристаллизованными известняками мощностью до 8,0 м. Эти известняки хорошо полируются, и в народе получили название «живописных» или «птичьего глаза». Выше в них залегают породы веневского стратотипа мощностью 7-8 м. Известняки здесь толстоплитчатые, монолитные, перекристаллизованные, пятнистой текстуры. В них наблюдаются тонкие прослои мергелистого материала и серо-белых конкреций кремня. У любителей камня они получили название «каменного кружева», и в XIX веке использовались для изготовления малых архитектурных форм как мраморовидное сырье. Завершает разрез окского надгоризонта известняковая толща тонкоплитчатых известняков тарусского горизонта. Местами эти известняки мергелистые, рыхлые, разделенные тонкими прослоями серо-зеленых карбонатных глин с включением гипсовых «цветов». Знаменитые Кольцовские «пещеры», а точнее каменоломни, заложены в верхней части тарусских известняков. Известняк добывался в них для местных нужд в качестве фундаментной забутовки, для производства извести и, возможно, изготовления белокаменного декора церкви Покрова в усадьбе Сергиевское (Кольцово).
Полный разрез окского надгоризонта можно наблюдать в разрезе оврага «Любовец». В верхних частях оврага, стратиграфически выше известняковой толщи, залегают темно-серые сланцеватые глины с включениями пирита и кристаллов гипса. Этот горизонт получил название стешевского. Общая мощность глин в нем доходит до 20 м, и в его границах выделено четыре основных слоя. Нижний слой сложен темно-серыми карбонатными глинами. Выше залегают высокопластичные монтмориллонитовые глины с вишневым оттенком, переходящим в прослоях в ярко-вишневый. Верхняя часть горизонта сложена тощими серо-желтыми и серо-бурыми глинами карбонатно-палыгорскитового состава. Эти глины обнажаются в верхних частях эрозионных врезов (оврагов). Стешевские глины в конце XVIII века в соседней усадьбе Полторацких (Авчурино) использовались для известкования почв.
На отложениях каменноугольного периода с размывом залегают породы мезозойского возраста (эра «средней жизни»). Самыми древними отложениями юрской системы считаются континентальные образования батского яруса среднего отдела. В эту эпоху на данной территории, как и во всей центральной части Восточноевропейской платформы, существовали условия влажного тропического климата. Батские отложения залегают в погребенных древних речных долинах и понижениях. Низы этой толщи сложены песками (с мелкой галькой и гравием известняков) с прослоями песчаных глин, содержащих обуглившиеся растительные остатки, лигнитов с углефицированной древесиной и каолиновых глин. Выше наблюдаются серо-коричневые тонкослоистые сланцеватые глины нижнекелловейского времени, плавно переходящие в серые песчаные глины с прослоями оолитовых мергелей, содержащих остатки морских ежей и пелеципод. Завершают юрский разрез темно-серые, слюдистые глины с включением мелких оолитов сидерита и шамозита (минералы железа). В массе глин хорошо видны ходы илоедов с налетами серо-зеленого тонкокристаллического пирита, а по плоскостям наслоения — выделения зеленого минерала глауконита (соль фосфорной кислоты). Эти глины относятся к отложениям верхнего келловея и оксфорда. Образования юрской системы залегают на водораздельных пространствах, и их обнажения можно наблюдать в верховьях оврагов и местах образования оползней, например, в окрестностях с. Кольцово и в верховьях оврага «Любовец».
Завершают геологический разрез коренных пород отложения меловой системы. В основании они представлены грязно-серо-зелеными песками с галькой перемытых фосфоритов, темных кремней, с небольшими прослоями серых кварцевых песчаников. Эти отложения связаны с наступлением мелового моря на сушу и относятся к нерасчлененному комплексу берриасско-валанжинского времени нижнего отдела меловой системы. Такие породы обнажаются около дер. Михайловка и с. Кольцово. Местами, в основном к северу от усадьбы Сергиевское, на берриасских отложениях залегают маломощные пестро-цветные слоистые глины барремского яруса нижнего мела.
На породах каменноугольной, юрской и меловой систем с угловым несогласием (размывом) залегают отложения аптского яруса нижнего мела. Представлены они серыми, серо-желтыми, слабослюдистыми кварцевыми песками. В них наблюдаются слои тонко- и мелкозернистых песчаников с железисто-кварцевым цементом. Цветовая гамма их, в зависимости от степени ожелезнения, варьирует от серой до красно-бурой. Основное обнажение песчаников расположено на склоне реки Ока в пределах усадьбы Сергиевское, где и происходила их добыча. Они залегают в узкой полосе, протянувшейся с юго-востока на северо-запад от дер. Висляево через территорию имения и далее на Новую Деревню. Молодая долина Оки прорезала древнее русло аптской гидросети и обнажила породы, образовавшиеся около 100 млн. лет назад.
В четвертичный период данная территория дважды подвергалась оледенению, которое наложило свой отпечаток на формирование рельефа и ландшафтов долины. Донской (Днепровский) ледник прошел восточнее этих мест (по территориям современных Тульской и Рязанской областей), и поэтому собственно ледниковые образования типа моренных суглинков имеют здесь небольшое распространение, и их мощность обычно составляет 1-4 м. Основная масса отложений представлена водноледниковыми и озерно-ледниковыми суглинками и комковатыми озерными глинами общей мощностью 3-8 м. Отложения донского ледника залегают только на водораздельных пространствах, где они перекрыты покровными суглинками мощностью 2-4 м. Многостадийный московский ледник, который стал создателем «Калужско-Алексинского каньона», представлен в долине Оки небольшими по площади отложениями аллювиально-водноледниковых суглинков и гравелистых песков.
Гидрографической доминантой «Калужско-Алексинского каньона» является Ока. Ширина реки в пределах этого участка варьирует в пределах 180—230 м при средней глубине по разным профилям от 1,5 м у дер. Новолоки до 5-6 м в пределах Кольцовского плеса и при максимальной глубине у с. Кольцово — 11 м. Ширина долины Оки по верхней эрозионной бровке составляет 800-1100 м, а крутизна эрозионных склонов местами достигает 45-50o. В пределах подножий уступов наблюдаются выходы подземных вод. Наиболее массовое скопление ключей отмечено на участке долины реки Ока от дер. Пески до устья реки Дугна. Отдельные ключи здесь имеют удельный дебит до 1—3 л/с. Большая их часть относится к нисходящим ключам, приуроченным к известнякам алексинского нижнего отдела каменноугольной системы. Но есть среди них и отдельные малодебитные восходящие источники подземных вод, связанные со слоями песков верхнетульского подгоризонта нижнего карбона; они обычно наблюдаются в пределах бечевника.
Растительность «Калужско-Алексинского каньона» представлена разнообразными лесными массивами, среди которых широколиственные леса, черноольшаники, ельники неморальные, сосняки неморальные, лугово-опушечные и боровые и осинники, а также лугами — суходольными разнотравными и гигрофитными высокотравными и прибрежно-водными сообществами.
Древесный ярус широколиственных лесов сложен липой сердцевидной, ясенем обыкновенным, дубом черешчатым и кленами платанолистным и полевым. Доминантами травяно-кустарничкового яруса в них являются сныть обыкновенная, копытень европейский, медуница неясная, пролесник многолетний и бор развесистый. В осинниках произрастают в основном сныть обыкновенная, звездчатка жестколистная, копытень европейский, медуница неясная и зеленчук желтый. Константными видами черноольшаников являются таволга (лабазник) вязолистная, крапива двудомная, вербейник обыкновенный, щитовник шартрский и недотрога обыкновенная.
Травяной покров в лугово-опушечных сосняках, образованных в результате создания лесных культур на мезофитных лугах, сложен короставником полевым, вероникой дубравной, бедренцем камнеломкой, подмаренником мягким и золотарником обыкновенным. В неморальных и боровых сосняках в древостое доминирует сосна обыкновенная, подрост представлен преимущественно широколиственными видами деревьев, а травяной ярус сложен звездчаткой жестколистной, ландышем майским, зеленчуком желтым и щитовником Картузиуса. В подросте некоторых участков этих сообществ хорошо развита кустарниковая растительность.
Для ельников характерна высокая степень сомкнутости крон, при которой в травяном ярусе активно развиваются майник двулистный, ожика волосистая, золотарник обыкновенный с примесью неморальных видов, таких как зеленчук желтый, звездчатка жестколистная, копытень европейский и медуница неясная.
В сообществах суходольных злаково-разнотравных лугов доминируют купырь лесной, василисник простой, тысячелистник обыкновенный, мыльнянка лекарственная и пижма обыкновенная. Кроме них здесь также встречаются поповник обыкновенный, астрагал нутовый, щавель кислый и льнянка обыкновенная. В других луговых ассоциациях преобладают вейник наземный, ежа сборная, колокольчик рапунцелевидный и шалфей мутовчатый. В таких типах сообществ наблюдается частичное зарастание ивами — белой, ломкой и корзиночной, хмелем обыкновенным и ежевикой сизой. Среди содоминантов в них встречаются бубенчик лилиелистный, василисник простой и поповник обыкновенный.
Луга гигрофитные высокотравные сложены дудником лесным, борщевиком сибирским, белокопытником ложным и будрой плющевидной. Отмечено частичное их зарастание различными видами ив, а также хмелем обыкновенным и ежевикой сизой. В качестве содоминантов в них выступают бубенчик лилиелистный, крапива двудомная, ежа сборная и костер безостый.
Прибрежно-водная растительность образует небольшие по площади заросли в прибрежной полосе Оки и ее притоков. Представлена она в основном двукисточником тростниковидным, рогозом широколистным, осокой острой, частухой подорожниковой, вербейником обыкновенным, полевицей столонообразующей, мятой водной, дербенником иволистным и другими видами растений. Средняя ширина полосы зарослей вдоль берега составляет около 0,8—1,8 м.
Собственно водная растительность представлена преимущественно одним видом — ряской трехраздельной.
Всего во флоре сосудистых растений «Калужско-Алексинского каньона» зарегистрировано около 800 видов, среди которых 63 — занесены в Красную книгу Калужской области и (или) Красную книгу Российской Федерации. Некоторые из них характерны для лесостепи, и относятся к так называемой «окской флоре». Только по реке Ока произрастают регионально редкие чемерица черная, любка зеленоцветная, тополь черный, кирказон обыкновенный, ломонос прямой, лен желтый, шлемник высокий, коровяк густоцветковый, скабиоза желтая, астра ромашковая и тысячелистник благородный. Встречаются среди них также охраняемые венерин башмачок настоящий, живокость клиновидная, чина гороховидная, горошек гороховидный, слива колючая, резак обыкновенный, окопник лекарственный, шалфей мутовчатый, вероника простертая, лук угловатый, молочай полумохнатый, зопник клубненосный, пальчатокоренник балтийский, шалфей клейкий, ирис сибирский, ленец полевой, молодило побегоносное, горошек тонколистный, фиалка горная, змееголовник Рюйша, котовник венгерский, чистец прямой, вероника сомнительная, валериана сомнительная, колокольчик сибирский, скерда тупоконечная, скерда сибирская, пиретрум щитковый, ветреница лесная, жестер слабительный, зверобой волосистый, гладыш широколистный, жабрица однолетняя, горечавка крестовидная, ластовень ласточкин, медуница узколистная, черноголовка крупноцветковая, норичник теневой, посконник коноплевый, гвоздика армериевидная и другие виды.
Из адвентивных растений в долине реки Ока выявлены сосна Банкса, сосна Веймутова, рогоз Лаксмана, райграс высокий, костер японский, полевичка волосистая, овсяница шершаволистная, мятлик простертый, бескильница расставленная, трищетинник желтоватый, пшеница мягкая, ситник тонкий, тополь белый, тополь печальный, водосбор обыкновенный, барбарис обыкновенный, хрен обыкновенный, ирга колосистая, вишня обыкновенная, боярышник обыкновенный, яблоня домашняя, слива домашняя, шиповник мохнатый, спирея средняя, карагана древовидная, карагана кустарниковая, люцерна посевная, клен ясенелистный, недотрога железистая, недотрога мелкоцветковая, девичий виноград прикрепленный, облепиха крушиновидная, кипрей железистостебельный, кипрей ложнокраснеющий, ослинник двулетний, борщевик Сосновского, свидина белая, ясень пенсильванский, сирень обыкновенная и другие.
«Калужско-Алексинский каньон» — один из самых богатых и своеобразных в бриологическом отношении участков Калужской области. Это наиболее крупный в регионе долинный комплекс с выходами карбонатных материнских пород, что в сочетании с широколиственными лесами, распространенными на значительном его протяжении, и обуславливает его бриологическую уникальность. Всего в его границах выявлено 143 вида мхов, а это около 50% видового разнообразия Калужской области. Среди них есть неморальные эпифиты (виды Аномодон, левкодон беличий, дикранум зеленый), петрофитные и петрофитно-степные виды (виды Зелигерия, Дидимодон, Схистидиум, гомомалиум загнутый и т. д.), а также петрофитно-ключевые (гигроамблистегиум прочный, диходонциум прозрачный, палюстрелла обманчивая и т. д.) и степные (вайсия короткоплодная и энкалипта обыкновенная) виды. Каньон является единственным известным в регионе местообитанием для 10 видов мхов, 4 из которых редки в средней части Европейской России и отсутствуют в смежных областях или известны еще лишь в одной из них (палюстрелла обманчивая, ринхостегиум арктический, схистидиум толстоволосковый и зелигерия известковая).
Рельеф и растительность «Калужско-Алексинского каньона» определяют набор постоянно обитающих здесь видов животных. Всего на этом уникальном участке окской долины зарегистрировано 10 видов земноводных, 5 видов пресмыкающихся и 56 видов млекопитающих. Из редких и находящихся под угрозой исчезновения объектов животного мира, занесенных в Красную книгу Калужской области, здесь отмечены лягушка съедобная, жерлянка краснобрюхая, медянка обыкновенная, гадюка обыкновенная, бурозубка крошечная, бурозубка равнозубая, полевка подземная, полевка пашенная, кутора малая, нетопырь Натузиуса, вечерница гигантская, ночница прудовая, соня-полчок, куница каменная и выдра речная.
Река Ока и ее долина представляют большую ценность для птиц, которые используют территорию в качестве благоприятного для отдыха участка на пролетном пути и места гнездования. Всего здесь зарегистрировано около 100 видов птиц, относящихся к четырем орнитокомплексам — комплексу водоплавающих и околоводных видов, сосредоточенных главным образом на русле реки, луго-полевому комплексу, комплексу лесных и опушечных видов и комплексу видов застройки. Некоторые из них, например, цапля белая большая, орлан-белохвост, улит большой, крачка малая, крачка речная, клинтух и удод, занесены в Красную книгу Калужской области и (или) Красную книгу Российской Федерации. «Калужско-Алексинский каньон» является частью ключевой орнитологической территории России «Птичья магистраль». На незамерзающем участке Оки от устья реки Калужка до с. Никольское существует многолетняя зимовка водоплавающих птиц численностью до 1300 особей.
Большим разнообразием отличается и фауна беспозвоночных долины реки Ока. И хотя в настоящее время она изучена достаточно слабо, достоверно в границах каньона обитает свыше 120 видов, относящихся к редким и находящимся под угрозой исчезновения. Среди них моллюск слизень черно-синий, два вида ракообразных — щитень весенний и щитень летний, паук аргиопа Брюнниха, стрекоза дозорщик-император, а также прямокрылые — пилохвост сосновый, пилохвост восточный, мечник короткокрылый, огневка трескучая и кобылка голубокрылая. Встречаются здесь и редкие жужелицы, короткокрылые и пластинчатоусые жуки, жуки-навозники, жуки-рогачи, усачи и другие насекомые. Очень многочисленны в долине Оки бабочки, среди которых также немало охраняемых в регионе видов (голубянки — дафнис, коридон и малая, коконопряд боярышниковый, шашечница матурна, пестрянка эфиальт, пяденица бузинная, чернушка-эфиопка, орденская лента малиновая, совка двойное О и другие).
«Калужско-Алексинский каньон» — это одно из самых интересных мест Калужской области. Необыкновенная красота и уникальная история формирования позволили ему войти, по итогам народного голосования, в число «7 чудес» региона. В его границах, на относительно небольшом отрезке окской долины, сосредоточено множество природных достопримечательностей, среди которых Кольцовские «пещеры», овраг «Любовец», «Тимофеевский бор» и многие другие.
