Официальный сайт – eos.mgou.ru Системы жизнеобеспечения в условиях меняющегося климата
Кеты ведут образ жизни, основанный на традиционных методах ведения хозяйства и использовании широкого спектра биоресурсной составляющей экологических услуг. На современном этапе земли исконного обитания начали интенсивно использоваться браконьерами, организация промысловой отрасли стала переходить к предпринимателям, которым чужды интересы кетского этноса. И по сей день продолжается процесс отчуждения кетов от их ресурсной базы.
В период современного обнищания коренных народов использование биоресурсного потенциала часто приобретает различные формы браконьерства. В целях сохранения и восстановления природно-ресурсного потенциала возникает необходимость в выделении территорий традиционного природопользования, правил пользования ими, а также в федеральном стимулировании внешних и внутренних источников развития экономики этих народов.
Для оценки изменений экологических функций и биоресурсного потенциала природных систем средней тайги (на уровне сложных урочищ) в условиях потепления климата, были использованы мониторинговые данные, основанные на опросах кетских семей. Учитывая, что традиционное хозяйство «жестко» привязано к ландшафту, а в все стрессовые ситуации в природном комплексе незамедлительно отражаются на их самообеспечении и социальном благополучии, это позволяет говорить о высокой степени достоверности полученной нами информации. Такой тип корреляционных систем в трудах И. Гладкого (2006) получил название присваивающих этноэкосистем, что подчеркивает их особую зависимость от внешних факторов географической среды.
Все опрошенные отмечают снижение урожаев ягод (особенно черники и голубики), а в годы с сухим летом – также рябины и брусники, меньше стало грибов. Показателен один из примеров, выявленный при опросе в пос. Суломай: женщина отмечает, что до 90-х гг. 30 ведер брусники собирала и сдавала, а в настоящее время с трудом и 2 ведра набирает. Есть похожие примеры и по другим ягодам. Респонденты отмечают увеличение числа «больной» (гнилой) ягоды, увеличение вероятности ее опадения за последние 15-20 лет и снижения ее сохранности. Связывают рост числа нападений медведей на людей, как раз с низкой урожайностью ягодников, по-видимому это еще связано и с изменением их режима (раньше просыпаются, позже ложатся в спячку).
На примере брусники установлена связь между ростом ягод и весом ее листьев в разные типы лета (Елагин, 1994). Теплым и умеренно-влажным летом вес листьев является наименьшим, что связано с оттоком веществ в растущие плоды, в холодное лето – все наоборот (плодов образуется мало и оттока вещества из листьев в растущие плоды не происходит); не способствует образованию плодов сухое или очень влажное лето. В эпоху потепления климата (с начала 80-х гг. XX в. ) участились летние сезоны (холодные или очень влажные, в отдельные годы -сухие) с преобладающим типом погоды, неблагоприятно сказывающимся на продуктивность ягодников и кедровых орехов.
Кетские семьи, имеющие свои охотничьи участки и передающие их по наследству, имеют важные сведения о динамике добычи какого-либо вида животных или о урожайности ягодников за длительный период времени -несколько десятилетий. Как уже было отмечено ранее, многие кеты ведут свои экологические календари, в которых отмечают важные гидромеотеорологические и фенологические явления. Такие данные ввиду отсутствия налаженной системы мониторинга в таежной зоне Центральной Сибири, имеют важное научное значение для выявления отклика природно-экологических ресурсов тайги и традиционного хозяйства местного населения на потепление климата.
Выявлено, что в связи с климатическими изменениями происходит уменьшение продуктивности природных систем: снижении урожайности ягод, кедровых орехов и грибов (воздействие коротких сильных заморозков весной во время цветения, отсутствие в такие периоды опыления растений насекомыми, а во время засухи «страдает» завязь и отмечаются случаи опадения ягоды; учащение оттепелей – не вызревает ягода, снижается ее качество), уменьшение численности соболя, горностая и других охотничье-промысловых животных из-за уменьшения кормовой базы, снижение численности рябчиков и тетеревов из-за заморозков в период гнездования, увеличение числа и масштабов лесных пожаров вследствие снижения обводненности и заболоченности мерзлотных ландшафтов.
Потепление климата, характеризовавшееся участившимися теплыми зимами и растянутыми веснами и осенями, сильно ударило по кормовым ресурсам тайги. Участились годы голодной тайги. Так, в 1997 и 1998 гг. в Центрально-Сибирском заповеднике (в пределах одного из самых масштабных резерватов планеты, размером с территорию Ливана или Ямайки) практически полностью отсутствовали ягоды черники, голубики, брусники, жимолости, красной и черной смородины. Скудные их урожаи были и в 1999 г. , похожая ситуация сохраняется и по сегодняшний день, что подтверждают данные мониторинговых исследований в заповеднике и опросы местных жителей. Местные жители отмечают, что в годы с прохладным летом и теплой зимой, мало где удается найти кедровые орехи, несмотря на повсеместное наличие кедровой сосны в темнохвойной тайге. Подобные изменения для промыслового природопользования кетов имеют особое значение, в виду слабого развития у них подсобного хозяйства (Медведков, 2012).
Годы с низким воспроизводством охотничье-промысловых ресурсов, стали правилом, а не исключением, особенно в районах к востоку от Енисея. Это можно объяснить большей степенью морозоопасности правобережных участков, по сравнению с левобережьем, что объясняется геоморфологическими особенностями территории: более высокая степень расчлененности рельефа, наличие глубоких долин, большими значениями абсолютных отметок и т. В долины затекает холодный воздух, чаще происходят возвратные заморозки в весенний период.
Обычно, для оценки морозоопасности используются разности минимальных температур, полученные в ясные тихие ночи, когда разности достигают наибольших значений. Средние их величины как раз и характеризуют реальную морозоопасность, поскольку именно такого порядка разности температур наблюдаются при наиболее сильных адвективно-радиационных и радиационных заморозках весной и др. (Методы полевых. , 1972). У нас такой возможности не было, в виду отсутствия метеонаблюдений на репрезентативных ключевых участках.
На примере ключевого участка «Большая Черная» на основе мониторинга урожайности ягодников и опросов, было выявлено, что наиболее подверженными ПТК к разного рода погодно-климатическим аномалиям являются: поймы, гласисы, гласисо-поймы и нижние части склонов, – поверхности рельефа, которые занимают гипсометрически самое низкое положение по отношению к другим.
Важно отметить и меньшую мощность снежного покрова на правобережье Среднеенисейского региона, по сравнению с его левобережьем. В эпоху потепления климата отмечалось учащение оттепелей. Например, суломайские кеты отмечают, что 20 -25 лет назад морозы продолжались минимум один месяц, а сейчас морозы длятся не более 2-3-х недель. Раньше снежный покров устанавливался в первой декаде сентября, а теперь только в октябре. Наблюдения кетов подтверждают и данные метеостанций, находящиеся в регионе, свидетельствующие об учащении оттепелей и потеплении зимнего периода. В итоге, мощность снежного покрова стала меньше, что не могло не сказаться на продуктивности ягодников. Известно, что при сокращении мощности снежного покрова, увеличивается вероятность промерзания голубики и черники. Об уменьшении мощности снежного покрова свидетельствуют и кеты, которые отмечают, что из-за этого стало сложнее добыть сохатого (лося). Результатом всего стал феномен голодной тайги, присущий последним двум десятилетиям. Такие явления И. Крупник (1989) называл «кризисами жизни» и уточнял, что по материалам опросов и летописей, они приходятся на годы с экстремальными погодными условиями, которые в основном и сопутствуют периодам потепления и нестабильности климата.
Отмечены изменения местообитаний энцефалитного клеща, которого обнаруживают уже в районе 63 с. Иксодовый клещ (Ixodes persulcatus) – за последние 25 лет продвинулся на 250 км к северу, захватив подзону средней тайги в районе наших исследований. Увеличилась вероятность заболевания клещевыми инфекциями. Особенно сильно активизировались клещи в последние 10 лет. По нашим опросам, это беспокоит местных жителей пос. Ворогово, пос. Бор (Туруханский муниципальный район), с. Суломай, с. Кузьмовка (Эвенкийский муниципальный район) и других поселений, обращающихся с многочисленными просьбами о вакцинации против клещевого энцефалита.
В третьей четверти XX века, во время со стабильными холодными зимами гадюки (Vipera berus) практически отсутствовали правобережной части Среднеенисейского региона. Об их экспансии местные жители заговорили после аномально теплых лет второй половины 1990-х гг. , что совпадает с временем массового вытаивания гольцового льда в курумах. Сейчас гадюки отмечаются на протаяших курумах почти всегда.
Ландшафтная приуроченность мерзлотных ПТК и их индикаторы
Ландшафтно-индикационные карты и профили, составленные на основе маршрутных данных хорошо иллюстрируют информативность геоморфологических, почвенно-географических и геоботанических данных для целей ландшафтной индикации мерзлотных ПТК (рис. 19, 20, 21 и приложение 4).
Мерзлотные ландшафты весьма подвержены, хотя и в разной степени, к потеплению климата. Поэтому важна их индикация и ранжирование. Мерзлотные процессы в среднетаежных ландшафтах часто проявляются в благоприятных субстратных условиях, вне зависимости от условий теплообеспеченности граней рельефа. Так, литолого-геоморфологический и ландшафтно-географический анализ показал, что в области нижнего течения р. Подкаменная Тунгуска большинстве своем мерзлотные урочища приурочены к поверхностным отложениям алеврит-пелитового состава (Климат, мерзлота и ландшафты. , 2003). Это свидетельствует о важной, в данном случае приоритетной роли литологического фактора. Важную разделяющую роль в ландшафтном отношении, выполняет южная граница верхнеплейстоценового оледенения, которая разделяет современные среднетаежные природные комплексы на ландшафты ледниковой и внеледниковой зон. В ледниковой зоне мерзлотные ландшафты преобладают в пределах верхнего яруса рельефа, будучи приурочены к вершинным поверхностям, привершинным склонам, склонам и днищам долин, где дисперсные породы перекрывают выходы траппов.
Во внеледниковой зоне ситуация иная: здесь мерзлотные ландшафты приурочены к нижнему ярусу рельефа (сочетание эрозионной долинной сети и водораздельных понижений), ввиду повышенной обводненности (за счет концентрации поверхностного стока, близкого залегания грунтовых вод и др. Следующий фактор – экспозиционный, мерзлота прослеживается на склонах холодной экспозиции (северных и восточных румбов) с выходами трапповых пород. Данные участки характеризуются повышенной обводненностью, развитием курумодесерпции, а в наиболее развитой стадии процесса – еще и нарастанием торфяника (Климат, мерзлота и ландшафты. , 2003).
Примером сочетания нескольких факторов (литологического, экспозиционного, экзодинамического и биогенного), способствующих формированию мерзлотных урочищ, являются «висячие» торфяные болота. «Висячие» болота расположены в основном на крутых приречных склонах с низкой теплообеспеченностью. Под маломощным торфяником в каждом из них залегает курум. Мерзлому торфянику присуща высокая сегрегационная льдистость. Наиболее выразительны ледовые включения размером с грецкий орех. Мерзлый слой скрыт под напочвенным покровом, состоящим из мхов, лишайников и кустарничков с обилием багульника и карликовой березки. Но в условиях глобального потепления, возможно, что мерзлота аградирует в их пределах из-за увеличения продолжительности вегетационного периода, способствующей росту мощности торфо-растительного слоя, выступающего в роли теплоизолятора.
Наши исследования показывают, что многолетнемерзлые породы проявляют себя в разных урочищах, растительности, которых присуща дистрофичность, угнетенность, видовая обедненность, пониженные значения фитомассы, заметные нарушения дневной поверхности, специфический почвенный профиль с признаками оглеения, повышенная обводненность почв и поверхностных отложений, проявление криогенных процессов и явлений (рис. 18, 20, 21 и см. приложение 4).
Таким образом, важнейшими индикаторами мерзлотных ландшафтов служат (см. приложение 5):
1) характер растительного покрова: угнетенная редкостойная тайга с заметным наклоном многих деревьев, редины, кочкарники и кочкарные болота, мохово-кустарничковая растительность с карликовой березкой и значительной долей сфагновых мхов;
2) специфические почвы: мерзлотные торфяно-глеевые, аллювиально-болотные с признаками оглеения и обводненные скелетные (курумоземы);
3) микроформы рельефа: солифлюкционные окна-разрывы (рис. 22), солифлюкционные валики, бугры пучения, термокарстовые просадки;
4) мезоформы рельефа и их очертания: солифлюкционные наплывы (шлейфы подножья); обводненные и слабоподвижные курумы; «висячие» болота; канавообразные русла ручьев и рек с признаками оползания
5) состояние поверхностных отложений: вязко-текучая консистенция грунтов (как правило, это глины, суглинки, алевролиты, глинистые пески); активные курумы (глыбовники, в составе которых отдельные глыбы занимают неустойчивое положение), а также мерзлый торф;
6) состав поверхностных отложений: моренные глины, суглинки, озерно-ледниковые и аллювиальные глины, алевриты, мерзлый торф, солифлюкционные дисперсные отложения, хорошо обводненные глыбы курумовых полей;
7) повышенная обводненность урочища за счет выхода подземных вод (Лещиков, 1983; Климат, мерзлота и А немерзлотным ландшафтам присущи: наличие полноценной прямостойной древесной растительности; близкое залегание скальных пород под маломощным чехлом поверхностных отложений и относительно хорошая дренированность рыхлых образований.
Если говорить об устойчивости мерзлотных ландшафтов, то интересно с этой позиции то, что в их распространении по направлению к югу наблюдается определенная дифференциация. Если какой-то тип мерзлотных урочищ дальше всего продвинут к югу, то при прочих равных его можно считать наиболее устойчивым к потеплению климата (Климат, мерзлота и ландшафты. , 2003)
Оглавление диссертации кандидат наук Медведков, Алексей Анатольевич
Глава 1. Теоретические подходы и методические приемы
Основные теоретические подходы
Основные методические приемы
Ландшафтно-геоэкологическое и температурное профилирование 14 при изучении ландшафтной структуры и средообразующего потенциала природных комплексов
Приемы ландшафтно-геэкологического картографирования и опыт 16 создания специализированных карт на ключевые участки
Изучение отклика ландшафтов на потепление климата
Создание температурных карт и профилей для изучения 19 геофизических особенностей функционирования среднетаежных ландшафтов
Метод опросов для изучения таежного природопользования
Полевые маршрутные наблюдения для оценки промысловых 21 ресурсов в разных ландшафтных условиях
Глава 2. Природные условия
История геолого-геоморфологического развития
Климат 33 Общая характеристика климата 33 Современные изменения климата
Гидрологические условия 44 Правобережный сектор 45 Левобережный сектор 46 Меняющиеся реки и гидрологические аномалии
Зарастание русла р. Енисей
Многолетняя мерзлота 51 Левобережный сектор 51 Правобережный сектор 52 Криогенез
Почвенный покров 54 Общие сведения 54 Левобережный сектор 54 Правобережный сектор 57 Долины рек
Растительность 64 Общие сведения 64 Правобережный сектор 64 Левобережный сектор 65 Долины рек
Животный мир 66 Общие особенности 66 Левобережный сектор 66 Правобережный сектор 66 Изменение местообитаний 67 Глава 3. Ландшафтно-геоэкологические районы 68 Особенности природно-ландшафтной дифференциации 68 Ледниковая зона (максимального четвертичного оледенения) 71 Левобережно – равнинный район 71 Правобережный район низкого плато 73 Правобережный район высокого плато 73 Перигляциальная (внеледниковая) зона 74 Левобережно – равнинный район
Глава 4. Ландшафты в условиях меняющегося климата
Индикация мерзлотных и немерзлотных ландшафтов
Особенности индикации ландшафтов в ярусе планации
Особенности индикации ландшафтов в ярусе расчленения
Ландшафтная приуроченность мерзлотных ПТК и их индикаторы
Ключевой участок «Чапа» (в районе планируемого освоения 89 золоторудного месторождения «Высокое»)
Отклик мерзлотных и немерзлотных ландшафтов на 97 потепление климата
Наиболее уязвимые мерзлотные ландшафты
Категории устойчивости ландшафтов
Снижение продуктивности природных систем
Рост опасности пожаров
Средообразующий потенциал среднетаежных 106 ландшафтов
Глава 5. «Кормящие ландшафты» и традиционные системы ^
жизнеобеспечения местного населения
Эколого-ресурсный потенциал среднетаежных 109 ландшафтов и их освоение
Представление о эколого-ресурсном потенциале
Используемые природные ресурсы
Географические аспекты проблемы жизнеобеспечения в 114 эпоху глобализации и меняющегося климата: на примере кетского этноса
Этногеографические особенности кетского этноса
Культурно-хозяйственный тип природопользования кетов
Охотничье-промысловые ресурсы суломайских (подкаменно- 125 тунгусских) кетов на примере ключевого участка «Большая Черная»
Проблемы сохранения этнокультурных традиций кетского этноса
Системы жизнеобеспечения в условиях меняющегося климата
Правобережный сектор
Восточнее р. Енисей характер почвообразующих процессов и спектр почв меняются. Меньшая степень дренированности территории способствует снижению значения подзолообразования и распространению процессов оглеения. В структуре почвенного покрова правобережья ледниковой зоны основной фон составляют: глеево-буротаежные, с фрагментами торфянисто-буротаежных; торфяно-глеевые мерзлотные и др. Почвенный покров внеледниковой зоны правобережья характеризуется большим разнообразием, здесь представлены: торфянисто-буротаежные, торфяно-мерзлотные, дерново-карбонатные, подзолы, подзолистые и др.
Буротаежные почвы. Так, на изверженных породах, их элювии и элювии-делювии на склонах средней крутизны и крутых, а также, на поверхностях выравнивания с выходами изверженных пород на нескелетных глинистых и суглинистых толщах получили распространение кислые неоподзоленные буротаежные почвы, часто с признаками слабого оглеения, а при наличии маломощного чехла рыхлых отложений, формируются подбуры. Как отмечает М. Герасимова (2007), подбуры и буротаежные почвы относительно «индифферентны» к химическому составу подстилающих пород и встречаются только в условиях хорошего внутрипрофильного дренажа. Данный тип почв отличается незначительной мощностью почвенного профиля, не более 0,7 м, с возрастанием защебнения сверху вниз. Стоит отметить, что обломочный материал занимает более половины почвенной массы, что представляется неизбежным в условиях резко-континентального климата с продолжительным холодным периодом, ограничивающим процессы внутрипочвенного выветривания. Не отличаются высоким физико-химическим плодородием и органогенные горизонты, представленные чаще всего грубым гумусом. Из грубого остаточного органического вещества подстилки вымываются легкорастворимые гумусовые вещества, среди которых резко преобладают фульвокислоты. В силу высокой подвижности этих органических соединений гумус обнаруживается не только в верхней части профиля, но и на всем протяжении с его слабой дифференциацией. Также, данный тип почв характеризуется отсутствием осветленного горизонта вымывания, типичного для иллювиально-гумусовых подзолов, подзолистых и глеево-подзолистых почв. Эти почвы неоглеены, иногда слабо оглеены и несут в себе слабовыраженные признаки поверхностного переувлажнения. Обычно, следы весенне-летнего переувлажнения почв прослеживаются лишь в виде небольшого количества мелких охристых пятен в верхней части почвенного профиля. Хорошо оформленных образований в виде ортштейнов не обнаруживается.
Как отмечает М. Герасимова (2007), используемая морфологическая и аналитическая диагностика буротаежных почв не является достаточно жесткой и позволяет относить к буротаежным почвам любые кислые почвы с бурым недифференцированным профилем со стороны тех же подбуров, и как следствие -потеря определенности буротоаежных почв в географо-генетическом плане, а крупный исследователь почв сибирских районов – В. Таргульян (1971) обосновал их объединение в один тип – кислые буротаежные почвы.
Буротаежные почвы (термин предложен Ю. Ливеровским, 1974) – почвы с бурым неоглеенным, или слабоогленным профилем. Данный тип почвы широко распространен на территориях с расчлененным рельефом. Эти почвы приурочены к вершинным и привершинным поверхностям, склонам теплых экспозиций и надпойменным террасам. На участках с нерасчлененным рельефом древней поверхности выравнивания буротаежные почвы занимают меньшие площади. Этот тип почвы свойственен участкам с наиболее дренированным местоположением, близким залеганием плотных пород, а также, узким глинистым водоразделам с хорошим дренажем. Гумусовый горизонт состоит из грубых остатков, а процессы гумификации происходят в кислых условиях, при активном участии грибной флоры. Также, для буротаежных почв нехарактерен дерновый процесс, что объясняется отсутствием для этого необходимых условий, например, незначительная часть трав в напочвенном покрове, что очень важно для дернового процесса.
Об отсутствии дернового процесса в этих почвах говорит распределение валового количества щелочноземельных элементов в мелкоземе и илистой фракции. Исследования Л. Фоминых (1974) свидетельствуют о преобладании элювиального характера распределения валовых СаО и MgO и отсутствии ощутимого аккумулятивного максимума в гумусовом горизонте Ai.
Окраска горизонтов буротаежной почвы определяется формами и содержанием гумуса, наличием соединений Fe, окислительно-восстановительными условиями среды. Зачастую с глубиной, окраска горизонтов светлеет и становится более равномерной. По Л. Фоминых (1974), бурая или ржавобурая, яркая и неравномерная окраска верхних генетических горизонтов этих почв обусловливается многочисленными пятнами органно-железистых соединений на поверхности минеральных зерен и органно-железистым цементом почвенных агрегатов. В нижней части почвенного профиля резко увеличивается количество обломочного материала, который представляет собой продукт физического выветривания. Также, в нижней части профиля уменьшается количество тонких фракций с глубиной, особенно это характерно для контактного горизонта (ВС), на границе с почвообразующей породой. Это свидетельствует о резком снижении процессов биогеохимического выветривания в нижней части профиля. Буротаежные почвы хорошо оструктурены, это особенно заметно в средней части профиля. Данная оструктуренность связана с существенной ролью криогенных процессов в формировании порозности и структуры почв. Этот признак служит важным диагностическим показателем для мерзлотно-таежных почв Средней Сибири. А для некоторых почв, этот признак положен даже в основу названия («грануземы», по И. Соколову).
Таким образом выявлено, что наибольшую площадь на территориях с расчлененным рельефом занимают буротаежные почвы. Этим термином мы обозначаем кислые, морфологически неоподзоленные, неоглеенные или слабо оглеенные почвы тяжелого механического состава на маломощных продуктах выветривания различных некарбонатных пород. Основными процессами, формирующие буротаежные почвы в условиях преобладающей окислительной обстановки и кислого выщелачивания, являются ферсиаллитизация, иллювиально-гумусовый процесс, и лессиваж (Фоминых, 1974). Интересно, что процессы нисходящей миграции вещества не приводят к морфологической дифференциации профиля буротаежных почв по элювиально-иллювиальному типу.
Дерново-карбонатные почвы. Они формируются в местах выхода карбонатных пород на дневную поверхность. Чаще этот тип почвы встречается на небольших изолированных массивах, крутых склонах, вершинных и привершинных поверхностях. Все же, дерново-карбонатные почвы не имеют строгой геоморфологической приуроченности и не занимают больших площадей. Они формируются на неглубоко залегающем элювии карбонатных пород: продуктах делювиального переотложения элювия кристаллических известняков и известняков с признаками органогенного происхождения, продуктах выветривания кембрийских карбонатных красноцветных аргиллитов, глин и др.
Для дерново-карбонатных почв характерны процессы сезонного переувлажнения. По данным Л. Фоминых (1974), об этом процессе свидетельствуют формы гумуса, характер трансформации крупных органических остатков, бесцветный или зеленоватый оттенок оптически ориентированных глин, а наличие микроортштейнов свидетельствует о контрастности окислительно-восстановительных условий. Интересно, что дерново-карбонатные почвы выщелочены от карбонатов, что определяется отсутствием вскипания от соляной кислоты по всему профилю. Сверху вниз по почвенному профилю значения рН возрастают, увеличивается и насыщенность основаниями, а на глубине 7-10 см встречается дресвяный материал из известняков. Таким образом, современные почвообразовательные процессы в условиях промывания кислыми растворами обусловливают выщелоченность верхних горизонтов почвы от карбонатов.
Мерзлотно-таежные почвы с признаками оглеения. На суглинках в условиях близкого залегания мерзлоты формируются почвы, называемые мерзлотно-таежными. Они в наибольшей мере соответствуют природным факторам среднесибирского сектора подзоны средней тайги. Основные ареалы этих почв приурочены к участкам территорий с сохранившимся рельефом поверхности выравнивания. Мерзлотно-таежные почвы формируются на обширных выровненных слабодренированных поверхностях, а почвообразующими породами являются глинистые и суглинистые толщи аллохтонного генезиса. Таким образом, формирование почв происходит в условиях затрудненного дренажа.
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Среднетаежные геосистемы бассейна р. Енисей в условиях меняющегося климата»
Актуальность работы. Изучение геоэкологических последствий влияния глобального потепления – одна из важнейших задач современной географии. Проблема имеет фундаментальное и прикладное значение. При ее разработке применительно к среднетаежным геосистемам бассейна р. Енисей (Среднеенисейского региона) использована информация об отклике природных систем на климатический сигнал в форме потепления и усиления нестабильности климата, внутригодового изменения продолжительности сезонов, аномальных зимних оттепелей и ужесточившихся летних засух в отдельные годы. Для адаптации к возникающим негативным последствиям необходимы разработка и внедрение мер по диверсификации традиционного природопользования с учетом этнокультурной специфики местного населения.
В среднетаежных геосистемах отмечаются негативные природные и природно-антропогенные процессы вследствие интеграции глобального климатического сигнала и различных видов антропогенной нагрузки на региональном и локальном уровнях. Среди региональных антропогенных воздействий на природные системы наиболее ярко выражено влияние функционирующего Ангаро-Енисейского каскада ГЭС в виде участившихся подпрудно-ледовых наводнений на р. Енисей, нередко затапливающих населенные пункты; ослабления масштабов чистящего весеннего половодья, что приводит к заиливанию его русла и зарастанию водорослями. Участились и стали обширнее лесные пожары. Летом 2012 и 2013 гг. из-за природных причин и ослабления службы охраны лесов, пожары охватывали площади в миллионы гектаров. Вырос риск природно-очаговых заболеваний из-за миграции с юга и роста численности их переносчиков. Снизилась продуктивность «кормящих ландшафтов».
Цель исследования – ландшафтно-геоэкологическая оценка состояния среднетаежных геосистем бассейна р. Енисей на региональном и локальном уровнях в условиях изменения природной среды и климата.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: 1. Разработать ландшафтно-геоэкологическое районирование Среднеенисейского региона, в том числе для выбора ключевых участков; 2. Провести на ключевых
участках индикацию мерзлотных и немерзлотных ландшафтов; 3. Выявить наиболее уязвимые к климатическому и антропогенным сигналам ПТК; 4. Исследовать отклик ландшафтов и традиционных систем жизнеобеспечения на современное потепление климата; 5. Разработать для разных этнохозяйственных групп местного населения рекомендации по диверсификации традиционного природопользования в условиях снижения природно-ресурсного потенциала геосистем.
Исходные материалы и личный вклад автора. Основой для написания диссертации послужили материалы, собранные автором в ходе 5 полевых сезонов (2008 – 2012 гг. Диссертантом самостоятельно проведены полевые исследования на 7 ключевых участках, сделаны описания на 500 точках наблюдения, собраны различные виды первичной информации (включая гидрометеорологические данные и материалы опросов охотников, охотоведов, старожилов и др. ), проанализированы результаты других исследователей, подготовлен картографический и иллюстративный материал.
Научная новизна. В работе решена важная для геоэкологии задача – на примере Среднеенисейского региона выявлен отклик ландшафтов и традиционных систем жизнеобеспечения на потепление климата и различные виды антропогенной нагрузки. Впервые для территории изучаемого региона разработано ландшафтно-геоэкологическое районирование, составлены оригинальные ландшафтные карты, выявлены наиболее уязвимые к потеплению климата ПТК, на примере коренного кетского этноса и русских старожилов исследована роль природно-климатических и социально-экологических факторов в трансформации их традиционного хозяйства.
Практическое значение. Работа выполнялась в рамках госбюджетной темы НИР «Геоэкологический анализ ландшафтов мира в условиях глобальных изменений». Исследования проводились при поддержке РФФИ (проект №11-05-00836а «Фрагментированная геосистема бассейна р. Енисей в подзоне средней тайги в условиях меняющегося климата»). Результаты научного исследования диссертанта использованы в практике геоэкологической партии ОАО «Красноярскгеология» и в работе комиссии «Окружающая среда Севера» Международного географического союза.
Работа содержит фактические данные о современном состоянии среднетаежных геосистем бассейна р. Енисей, которые послужили научным обоснованием для дифференциации ПТК по степени уязвимости к климатическому и антропогенному сигналам, что важно для инженерно-геологических изысканий в целях минимизации природно-антропогенных рисков при освоении, разработки рекомендаций по диверсификации таежного природопользования и мероприятий по охране лесов.
Защищаемые положения.
Современные изменения среднетаежных геосистем бассейна р. Енисей определяются интегральным воздействием меняющегося климата и антропогенного стресса на региональном и локальном уровнях (последствия фрагментации рр. Енисей и Ангара плотинами, лесных пожаров, сплошных рубок, вынужденного браконьерства местного населения и стихийного туризма).
Ландшафтно-геоэкологическое районирование Среднеенисейского региона позволило выделить 7 районов, которые несут в своей ландшафтной структуре следы проявления литолого – геоморфологических факторов, оказывающих влияние на локализацию мерзлотных ПТК, специфику реакции на потепление климата и характер природопользования.
Среднетаежные геосистемы характеризуются дифференцированным откликом на потепление климата. Диагностика экзодинамических процессов, реагирующих на изменение природных условий, служит важной информацией о состоянии среднетаежных геосистем в целом и позволяет выделить наиболее подверженные к внешним воздействиям ПТК.
Климатические изменения и современные социально-экологические процессы оказывают ощутимое воздействие на традиционное природопользование местного населения, обусловливая необходимость его диверсификации с учетом этнокультурных различий.
Апробация. Результаты исследования докладывались на региональной конференции Международного географического союза (2013, г. Киото, Япония); Российско-Японском семинаре (2013, г. Москва); XV Сергеевских чтениях «Устойчивое развитие: задачи геоэкологии» (2013, г. Москва); секции «география» в Центральном Доме Ученых РАН (2013, г. Москва); XXXII Всемирном
географическом конгрессе (2012, г. Кёльн, ФРГ); Международной конференции «Региональный отклик окружающей среды на глобальные изменения в СевероВосточной и Центральной Азии» (2012, г. Иркутск); Всероссийской научно-практической конференции «Географические исследования экономических районов ресурсно-периферийного типа» (2012, г. Чита); научном семинаре «Культурный ландшафт» (2011, 2013 г. Москва); XIV Совещании географов Сибири и Дальнего Востока (2011 г. Владивосток); заключительном семинаре по Норвежско – Российскому проекту в целях научного сотрудничества в области социальных и естественных наук на севере России и Норвегии (2011, г. Москва) и на 6 конференциях всероссийского уровня.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, изложенных на 150 страницах печатного текста, содержит 39 рисунков, список литературы из 139 наименований и 7 приложений на 25 страницах.
Благодарность. Приношу глубокую благодарность проф. Горшкову за научное руководство и помощь в работе, проф. Красовской за неоднократные консультации, проф. Романовой, проф. Викторову, проф. Герасимовой, проф. Сысуеву и проф. Козодерову за консультационную помощь, с. Тельновой за помощь в работе с космоснимками, коллективу кафедры физической географии мира и геоэкологии за обсуждение результатов и постоянное внимание к работе, главному гидрогеологу ОАО Красноярскгеология, доц. Озерскому за консультации и возможность работы на одном из ключевых участков, главе и заместителю главы администрации Борского сельсовета Туруханского района И. Хвостовой и P. Евдокимову за всестороннюю помощь в проведении исследований, главе администрации пос. Суломай Эвенкийского района В. Тыганову и заместителю главы администрации с. Ворогово Туруханского района А. Гусаровой за организационную помощь, главному лесничему Енисейского лесхоза П. Ямщикову за консультации и содействие в исследованиях, начальникам гидрометеообсерваторий в г. Енисейске – Н. Анкудиновой, в пос. Бор – В. Логунову, в с. Туруханск – В. Юнгу за уникальную возможность использовать первичные гидрометеорологические данные в проведенном исследовании.
Основные теоретические подходы. Методология работы строится на системной парадигме учения о геосистемах В. Сочавы (1978). В нашей работе мы будем придерживаться определения, данного им: «геосистема – это целое, состоящее из взаимосвязанных компонентов природы, подчиняющихся закономерностям, действующим в географической оболочке или ландшафтной сфере» (Сочава, 1974). Геосистемы представляют собой особый класс открытых иерархически организованных динамических систем. Иерархичность строения -важнейшее свойство, ибо благодаря ему и элементарный участок земной поверхности, и планетарная геосистема представляют собой динамическую целостность с особой, присущей им, географической организацией (Сочава, 1978).
Геосистемный подход всесторонне использовался в данной работе не только при изучении мерзлотных и немерзлотных ландшафтов и средообразующего потенциала разных типов леса в подзоне средней тайги, но и при рассмотрении традиционных систем жизнеобеспечения и социально-экологических аспектов таежного природопользования.
Местное население характеризуется высокой степенью адаптированности к эколого-ресурсной специфике природных ландшафтов, что уже определяет необходимость применения ландшафтно-геоэкологического подхода при решении проблем жизнеобеспечения малых народов и старожильческого русского населения. В этой связи, особый интерес представляет позиция известного отечественного географа и ландшафтоведа А. Исаченко (2012), который считает, что в размещении коренных этносов и выработанной специфике их хозяйственно-культурных типов существует многоступенчатая региональная и локальная дифференциация, связанная с ландшафтной структурой ареала их расселения и подчиняющаяся географическим закономерностям. В своей работе мы будем опираться на это представление и развивать его на конкретных примерах.
Наиболее ярким объектом для комплексного изучения в геосистемном русле, могут служить речные бассейны, представляющие собой динамическую
целостность и результат интеграции биоты и геомы высокой степени целостности.
Французские геоморфологи Ж. Трикар и А. Кайе (1959) выделили речные бассейны, или их части, покрытые пленкой густой биосферы как особые природно-территориальные комплексы, с трансформированными биотой системами экзогенных процессов. По существу, они увидели в одетых густой растительностью речных бассейнах измененные природно-территориальные комплексы. Титов, разработавший концепцию обособления речных бассейнов в качестве главных геосистемных подразделений биосферы, назвал их «георастительными системами». В этой связи уместно говорить о речных бассейнах как о главных звеньях биосферы. Известно, что реки способны врезаться и образовывать долины при наличии на водосборах хорошо развитого почвенно-растительного покрова, сдерживающего механическую денудацию и тем самым предохраняя русловые системы от избытка наносов. Это одно из важнейших и необходимых условий для устойчивого развития глубинной эрозии. Подобные факты подтверждают биогенно-геодинамическую природу речных бассейнов (Горшков, 2007).
На примере речного бассейна в подзоне южной тайги ЕТР установлено, что в условиях его вырубки резко увеличивается скорость снеготаяния, величина слоя стока, высота половодья и уменьшаются меженный сток, питание подземных вод. Транспирация падает до минимума, физическое испарение остается примерно на том же уровне во все фазы. В фазы юного и молодого леса сток быстро снижается и доходит до минимума, а транспирация до максимума. Затем, по мере старения леса слой стока увеличивается, а транспирация снижается. Пик половодья сглаживается, высота межени увеличивается, питание подземных вод нормализуется. Таким образом, важно понимать, что речной бассейн, также включает и связанное с ним подземное пространство в пределах зоны активного водообмена (О. Крестовский, 1986).
Важное значение для геосистем речных бассейнов имеют лесные ландшафты, которые выполняют важную биогефизическую функцию, регулируя тепловой баланс подстилающей поверхности. Это выражается в значительном преобладании идущего от залесенных частей бассейново-речной суши потока скрытого тепла над потоком явного тепла. Таким образом, лесные геосистемы
выступают как эффективные средообразующие регуляторы в рамках их зональной приуроченности, смягчая климат и поддерживая его в таком состоянии, благодаря большим затратам на испарение поглощенной инсоляции, а в определенных случаях и адвективного тепла.
Комплексный подход к рекам как целостной системе, отражающей взаимодействие многих факторов, наиболее предпочтителен для изучения рисков в бассейновой геосистеме. Бассейново-речной подход к изучению сухопутной поверхности Земли использовали: М. Глазовская, Ф. Мильков, А. Перельман, Ю. Симонов, К. Дьяконов, А. Ретеюм, Л. Корытный и др.
Как показывает опыт управления водным хозяйством в развитых странах, тенденция в решении ресурсных проблем бассейновых территорий смещается в направлении от одноцелевых к многоцелевым программам. Яркий пример такого подхода приводит знаменитый американский географ Гилберт Уайт (1990). Он отмечает, что в США системы управления борьбы с наводнениями включают мероприятия по землеустройству в верховьях и низовьях бассейнов, укреплению сооружений, балансу вносимых минеральных удобрений и др. Подобные мероприятия позволяют вспомнить о биогенно-геодинамаической природе речных бассейнов, о необходимости рационального управления земплепользованием в бассейнах рек. Все это показывает необходимость применения комплексного ландшафтно-геоэкологического подхода к управлению рисками в бассейновых геосистемах любого уровня, но, особую важность это имеет для бассейна крупнейшей реки внетропической части суши.
Особое значение имеют территории речных бассейнов как места обитания и традиционного хозяйства малочисленных народов. Так, бассейн р. Енисей для кетов, эвенков, селькупов, русского старожильческого населения и др. – это не только «кормящие ландшафты» и транспортные артерии, но и территории многовековых этнокультурных традиций. Бассейновый принцип – одна из основ сохранения традиций этнического природопользования (Корытный, 2012).
Классики геохимии ландшафта (М. Глазовская, А. Перельман и др. ) рассматривают речной бассейн как – основную структурную ячейку для расчетов
балансов загрязняющих веществ, самоочищения природных сред и т. Глазовской (1988) предложен термин «ландшафтно-геохимическая арена», представляющая собой совокупность ландшафтно-геохимических катен, ограниченных общим водосбором и солесборным бассейном, связанных между собой вещественно-динамическими потоками, прежде всего водными, что в условиях бассейново-речной суши имеет важнейшее геоэкологическое значение.
Все вышеперечисленное позволяет рассматривать речной бассейн как особую природно-хозяйственную систему, которая должна служить фундаментом для разработки схем территориального планирования, планов комплексного использования природно-ресурсного потенциала территории и ее регионального развития. Некоторые из современных представителей сибирской школы географов (Л. Корытный и др. ) рассматривают бассейновый принцип – как важнейший для совершенствования системы административно-территориального деления нашей страны.
Речной бассейн – интереснейший объект для географического прогнозирования, которое В. Сочава считал важнейшим направлением современной географической науки (Сочава 1974) и определял его как разработку представлений о географических системах будущего, а именно об изменениях, могущих возникнуть в процессе спонтанного развития, но чаще деятельности человека по освоению местности, разработке природных ресурсов и в связи с другими его воздействиями на географическую среду.
Применяемый в работе комплексный бассейновый (бассейново-геосистемный) подход позволяет утверждать, что бассейн – это особый объект, весьма перспективный не только для комплексного географического и геоэкологического изучения, но и для управления окружающей средой и рисками.
Используемые материалы.
Обрабатывались данные собственных натурных наблюдений по итогам полевых маршрутов, собранные на протяжении 7 полевых сезонов, проведенных в бореальной зоне Приенисейской Сибири. Осуществлялась камеральная обработка первичной информации (использовались космические снимки с сайта Google,
съемочных систем Aster, Radarsat, Terra, Spot и др. , данные первичных среднесуточных наблюдений на гидрометеорологических станциях Енисейска, Бора, Туруханска, Вахты), использованы гипсометрические карты разного масштаба и геоинформационные технологии для построения специализированных карт, картосхем, ландшафтных и температурных профилей. Соискателем активно применялись методы опроса охотников, местного населения и коренных народов, работников гидрометеослужбы и лесхоза.
Основные методические приемы.
Ландшафтно-геоэкологическое и температурное профилирование при изучении ландшафтной структуры и средообразующего потенциала природных комплексов. Проводилась ландшафтно-геоэкологическая инвентаризация природных компонентов бассейновой геосистемы р. Енисей на трансектах через главные типы лесных, болотных, гаревых ПТК в пределах левобережной и правобережной частей Приенсейской Сибири подзоны средней тайги (см. рис.
Маршрутное профилирование осуществлялось по заложенным трансектам вкрест и по гипсометрическим разностям, с учетом сопряженных поверхностей рельефа, наиболее разнообразным в морфолитогенном, почвенно-географическом и ландшафтном отношении. По ходу маршрута закладывались тестовые геоботанические площадки 20×20 м, где определялись такие параметры, как: состав, бонитет, сомкнутость и возраст древостоя (с помощью буравы Пресслера). Описывались подлесок, кустарниковый ярус и напочвенный покров, почвенный профиль и верхняя часть поверхностных отложений изучались в небольших шурфах. Проведен отбор почвенных образцов в разных урочищах, для верификации определенных в полевых условиях типов и подтипов почв. Также, в переувлажненных комплексах отбирались разные виды зеленых мхов для возможного расчета их прироста в условиях увеличения вегетационного периода. Все привязки маршрутных точек осуществлялись с помощью JPS-приемника, которые наносились на топографическую основу среднего и крупного масштаба. Позднее, в камеральных условиях составлялись ландшафтно-индикационные
карты, профили, рассчитывались показатели фитомассы. Полученные результаты сопоставлялись с материалами ландшафтного и температурного картографирования – профилирования. Для ранжирования лесов по их средообразующему потенциалу используется подход, объединяющий: 1) данные полевых исследований трансектов с тестовыми площадками и 2) результаты обработки мультиспектральных снимков съемочных систем Landsat TM, Terra Modis и Terra ASTER в форме полученных показателей поверхностной температуры ландшафтных таксонов ранга сложных урочищ. Такие данные оказались весьма индикативными применительно и к мерзлотным, и к немерзлотным ПТК. В числе тех и других исследованы ПТК с лесным и нелесным растительным покровом, причем в последнем случае это были также и слабо освоенные растительностью таксоны.
Идея использования поверхностных температур в качестве одного из критериев дифференциации среднетаежных ПТК по их средообразующему потенциалу принадлежит С. Горшкову (2013, в печати). Он опирался на вывод М. Будыко (1977), что тепловой баланс земной поверхност R = LE + Р, где LE -теплота испарения, т. поток скрытого тепла и Р – турбулентный поток явного тепла от подстилающей поверхности. Эти показатели теплового баланса земной поверхности широко используются для оценок связи изменения потока явного тепла и приземной температуры в зависимости от типа и состояния растительного покрова, например, в работах А. Золотокрылина (2003) и A. Мягкова (2005). В работе А. Кренке и А. Золотокрылина (1984) показано, что дождевые тропические леса возвращают 80-90% влаги метеорных осадков в атмосферу в течение нескольких часов, тогда как попавшие в сток осадки возвращаются в атмосферу примерно через месяц.
Можно полагать, что и применительно к подзоне средней тайги ПТК, которым свойственен наименьший поток явного тепла, присущ наибольший поток скрытого тепла в форме транспирации и физического испарения, в основном с растительного полога. Такие ПТК максимально интенсифицируют влагообмен
между атмосферой и ландшафтом и удерживают на минимальном уровне поверхностную температуру по сравнению с другими ландшафтными таксонами.
Приемы ландшафтно-геэкологического картографирования и опыт создания специализированных карт на ключевые участки. Основы крупномасштабного ландшафтного картографирования заложены Н. Солнцевым (1949). Он предложил базироваться на данных об особенностях рельефа для разработки иерархии ландшафтных подразделений. Подход H. Солнцева конкретизирован, исходя из того, что Енисейскому кряжу и смежному СреднеСибирскому плоскогорью – как консолидированным областям сноса – свойственно наличие двух ярусов выравнивания и ярусов расчленения, а также комплекса неярусных поверхностей наложенной планации и наложенного расчленения. Поверхности существующего рельефа каждого яруса в большей или меньшей степени сохраняют следы циклов формирования исходного рельефа и последующей моделировки в виде фиксирующих грани рельефа поверхностных континентальных осадочных образований (Горшков, Барков, 1975). Эти важные особенности частично использованы при крупномасштабном ландшафтном картографировании ключевых участков. Следуя методике H. Солнцева, два уровня поверхности выравнивания – это два ландшафта. Оба можно разделить на крупные таксоны – местности. В качестве местностей выделяют сочетания вершинных поверхностей, сочетания более или менее однотипных склонов, комплексы террас в днищах долин и т. Местности делятся на урочища. В ранге урочища рассматриваются каждая обособленная вершинная поверхность, каждый склон определенного диапазона крутизны (пологий, средней крутизны, крутой, отвесный), однотипные составляющие днищ долин. На уровне урочища дополнительным критерием различия служит характер растительности. В зависимости от масштаба картирования используется термин сложное урочище. Это, когда требуется объединение разных урочищ в единицы промежуточные между местностью и элементарным урочищем. В рамках последнего можно выделять подурочища. Такие единицы картирования нет оснований рассматривать как фации – наиболее дробные единицы картирования. Очевидна абстрактность и
возможности для субъективных решений при применении указанного подхода. Но утвержденной единой методики ландшафтного картографирование пока нет.
Составление специализированных ландшафтных карт на ключевые участки связано с решением нескольких задач: 1) полевое изучение ландшафтной структуры «ключей» и ландшафтная индикация мерзлотных и немерзлотных ПТК; 2) введение в легенду карты геолого-геоморфологической информации и ее картографическое отображение в основном в форме данных по генезису поверхностных отложений и их геоморфологической дифференциации, что необходимо в условиях большого разнообразия морфолитогенной составляющей в изученном секторе геосистемы; 3)генерализованная увязка данных по структуре почвенно-растительного покрова и морфолитогенной основы в легенде ландшафтной карты; 4) ранжирование ландшафтных комплексов в легенде карты на «мерзлотные и «немерзлотные». Комплексный анализ такой информации, с привлечением данных по генезису поверхностных отложений, их связи с рельефом и его экзогенной моделировки, позволил выявить и оконтурить (на уровне сложных урочищ) наиболее уязвимые ландшафтные комплексы к разного рода внешним воздействиям (антропогенным и климатическим). На примере участка «Чапа» (север Енисейского кряжа) (см. рис. 1) выделены природные комплексы в подзоне средней тайги, требующие повышенных мер по их охране, при разработке и эксплуатации золоторудного месторождения «Высокое». На примере других ключевых участков выделялись наиболее подверженные ландшафтные комплексы к потеплению климата.