CC BY
44
ДИНАМИКА ЭКОСИСТЕМ УЛУГ-ХЕМСКОЙ КОТЛОВИНЫ РЕСПУБЛИКИ ТЫВА ПО ДАННЫМ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ
Дмитрий Сергеевич Дубовик
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, г. Новосибирск,
ул. Плахотного, 10, старший преподаватель кафедры экологии и природопользования, тел. (383)361-08-86, e-mail: d.d@ngs.ru
Михаил Владимирович Якутии
Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, 630099, г. Новосибирск, ул. Советская, 18, доктор биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории Биогеоценологии, тел. (383)222-54-15, e-mail: yakutin@issa.nsc.ru; СГГА, Новосибирск, профессор кафедры экологии и природопользования
Цель исследования состояла в создании ландшафтно-экологической карты Улуг-Хемской котловины республики Тыва. В работе использовались данные космических снимков Landsat 7. Делается вывод о современном состоянии и основных тенденциях изменения экосистем Улуг-Хемской котловины на протяжении последних тридцати лет.
Ключевые слова: Тыва, Улуг-Хемская котловина, экосистемы, динамика,
дистанционное зондирование.
THE ECOSYSTEMS DYNAMIC IN THE ULUG-HEM DEPRESSION OF REPUBLIC TUVA ACCORDING TO REMOTE SOUNDING
Dmitry S. Dubovik
Siberian State Academy of Geodesy, 10 Plakhotnogo, Novosibirsk, 630108, senior teacher, department of ecology and wildlife management, tel. (383)361-08-86, e-mail: d.d@ngs.ru
Mikhail V. Yakutin
Institute of Soil Science and Agrochemistry SB RAS, 18 Sovetskaya., Novosibirsk, 630099, ScD, senior researcher, laboratory of biogeocenology, tel. (383)222-54-15, e-mail: yakutin@issa.nsc.ru; SSGA, Novosibirsk, prof. of department of ecology and wildlife management
The main task of the research consisted in creation of a landscape-ecological map of the Ulug-Hem hollow depression of republic Tuva. The data of space pictures Landsat 7 was used in that work. The conclusion about a current state and the main tendencies of change of ecosystems in the Ulug-Hem depression throughout last thirty years is becomes.
Key words: Tuba, Ulug-Hem depression, ecosystems, dynamics, remote sounding.
Главное отличие степного типа ландшафтов от всех других заключается в том, что он практически на сто процентов (за исключением селитьбы и промышленных зон) занят сельскохозяйственными угодьями. Структура этих земель образуют две категории агроландшафтов - пашня и пастбищносенокосные угодья. Доля степных территорий с заповедным режимом ни в одном регионе северной Евразии не превышает 1% всей территории [1].
Как правило, техногенные нарушения экосистем в результате строительства и эксплуатации жилых помещений, производственных объектов и дорог имеют в сухостепной зоне довольно локальный характер, занимая не более 10 % всей территории региона. Несколько большую площадь занимают участки, прилегающие и окружающие населенные пункты, где происходят изменения экосистем, вплоть до их полного уничтожении, в результате одновременного воздействия факторов, связанных как с концентрацией населения и развитием промышленности, так и с бессистемным выпасом скота вблизи поселков. Свалки бытовых отходов иногда дополняются отбросами местной промышленности, базирующейся в поселке. Такие участки, включая нерационально расширенную дорожную сеть, занимают уже значительно большую площадь, в ряде мест в 2-3 раза превышающую площадь того или иного населенного пункта. Значительный ущерб естественным экосистемам нанесен распашкой целинных степей. На таких участках не только уничтожен коренной растительный покров, но нарушен и почвенный. На таких участках уменьшается гумусированность почвы в результате нарушенности ее структуры и плоскостного смыва. Освоение целинных земель, начавшееся в 50-60-е годы, привело к водной и ветровой эрозии большей части распаханных земель [2].
За последние 20 лет в Тыве произошли значительные изменения в характере хозяйственного использования территории: резко сократились
площади пахотных земель, увеличилась площадь залежей, изменились площади деградированных пастбищ.
Цель данной работы состояла в анализе соотношения площадей природных и антропогенно-трансформированных объектов в равнинной части Улуг-Хемской котловины Республики Тыва. С этой целью была составлена ландшафтно-экологическая карта котловины в масштабе 1 : 200 000.
В качестве основы для картографирования территории были использованы снимки Landsat 7. Были выбраны два снимка ETM+ 2002 года, близкие по дате съёмки (2002-07-16 и 2002-08-08), с приемлемым облачным покрытием, вместе покрывающие всю котловину. Снимки были тщательно визуально изучены в различных комбинациях каналов, после чего было окончательно решено синтезировать снимки в комбинацию RGB 7 5 3, а затем, путём объединения с панхроматическим каналом, их разрешение было увеличено до 15 м.
Исходные изображения были получены из архива геологической службы США (USGS). Предварительно они уже были единым образом систематически скорректированы радиометрически и трансформированы в проекцию Меркатора на WGS 84 (уровень обработки 1G).
Перед объединением этих снимков (создание мозаики изображений) было изучено, на сколько совпадают контуры объектов в зоне перекрытия снимков. Было установлено, что данная операция не внесла дополнительных искажений, оцениваемых в масштабе работы. В процессе создания мозаики, был вырезан и сохранён участок местности, приблизительно соответствующий Улуг-Хемской котловине.
Для повышения точности полученного растрового изображения созданная мозаика была трансформирована в Erdas по точкам, опознаваемым на ней, и на
топографических картах масштаба 1 : 200 000. В процессе дешифрирования, для опознания некоторых объектов дополнительно использовались: топокарта, программа google earth, имеющиеся снимки просматривались в других комбинациях каналов, изучались полученные по снимкам растительные индексы). В частности, при выделении отдельных участков горной местности, покрытых хвойными лесами, дополнительно использовались изображения в комбинациях каналов 7, 4, 2, а также 5, 3, 2. При отнесении степных территорий к классу «выбитых пастбищ» и, в некоторых случаях при выделении участков луговой растительности в равнинных частях котловины, просматривались и изучались изображения индекса NDVI [3].
Граница котловины проведена по горным склонам, где участки равнинной местности уже практически отсутствуют, и начинает доминировать хвойная лесная растительность. С запада граница проведена по хребту Адар-Даш, с юга граница котловины проходит по склонам хребтов Западный и Восточный Тану-Ола, с севера по склонам Куртушибинского и Уюкского хребтов.
Уменьшенное изображение карты Улуг-Хемской котловины представлено на рисунке (линии прямоугольной сетки проведены через 10 км).
Г раница
котловины
Кварталы
населённых
пунктов
Асфальтированные дороги Полевые и грунтовые дороги
I Реки шириной
I более 20 м
Мелкие реки и ручьи
Временные,
пересыхающие
водотоки
Озёра
постоянные
Озёра
пересыхающие
Болота
Солончаки
| Леса на склонах ' гор
| Леса на равнине
Травяные | экосистемы на склонах гор
Травяные экосистемы на равнине
№
Пойменные
экосистемы
Пески
Пашни
Залежи
Участки с изменённой травяной растительностью
Резко континентальный климат, сложные сочетания различных по масштабам форм рельефа, а также значительная протяжённость котловины, создают условия для существования большого разнообразия не только локальных природно-территориальных комплексов, но и нескольких закономерных их сочетаний.
В таблице представлено соотношение площадей различных природных и антропогенно-трансформированных территорий Улуг-Хемской котловины (по состоянию на 2002 г.).
Выдел Площадь, 2 км Доля от площади котловины, %
1 Населённые пункты, дороги, карьеры 146,0 0,82
2 Водные объекты 383,0 2,16
3 Болота 209,0 1,18
4 Солончаки 6,3 0,04
5 Пашни 330,5 1,86
6 Залежи 2770,1 15,6
7 Пески и каменистые участки 157,0 0,88
8 Пойменные экосистемы 1150,2 6,48
9 Лесные экосистемы на склонах гор 2442,8 13,76
10 Травяные экосистемы на склонах гор 6186,9 34,85
11 Лесные экосистемы на равнине 273,8 1,54
12 Степные экосистемы на равнине 3432,2 19,33
13 Нарушенные травяные экосистемы, 264,4 1,49
в том числе сильно деградированные (21,29) (0,12)
Площади нарушенных травяных экосистем в Улуг-Хемской котловине в 2002 году составляли 264,4 км2. Подавляющая часть таких экосистем - это степи в равнинной части котловины, находящиеся под сильной пастбищной нагрузкой. Естественный растительный покров в них нарушен: изменен состав доминантных видов растений, уплотнена почва. При уплотнении почвы, как правило, уменьшается количество влаги в экосистеме, и она становится более ксерофитной [4]. На отдельных же площадях, в пределах указанного выдела (в основном в непосредственной близости от населённых пунктов и водных объектов), экосистемы деградировали значительно сильнее - произошло резкое уменьшение проективного покрытия, вместо естественных фитоценозов почва зачастую покрыта сорными видами растений. Площадь таких сильно деградированных пастбищ в 2002 году составляла 21,29 км или около 8 % от всей площади нарушенных травяных экосистем.
Площадь пашни в Улуг-Хемской котловине в 1991 году составляла 1618 км2, а к 2010 году эта площадь сократилась в 22 раза до 70,7 км2. В 1991 году площадь деградированных пастбищ составляла 180,5 км , наибольшей площади они достигли в 2002 году, а к 2010 году площадь нарушенных травяных экосистем уменьшилась почти на 9 % и составила 240,9 км .
Несмотря на то, что площадь нарушенных экосистем в Улуг-Хемской котловине в 2010 году составила 240,9 км (2,6 % от площади равнинной части котловины), значительная часть территории занята песками и выходами щебня
(1,7 % от площади равнинной части котловины), которые образовались во многом вследствие чрезмерной антропогенной нагрузки на территорию. При этом 2 770,1 км2 наиболее удобных с сельскохозяйственной точки зрения территорий в равнинной части котловины занимают залежи, большинство из которых до сих пор не представляет существенной кормовой ценности, и нуждается в активных мероприятиях для восстановления. Кроме того, многие участки залежей не покрыты растительностью, эти участки покрывает песок или щебень.
Таким образом, в период наибольших социальных и экономических изменений (1991-2002 гг.) в Улуг-Хемской котловине произошло резкое сокращение площади используемой пашни и заметное изменение площадей деградированных пастбищ. К 2010 году часть нарушенных экосистем восстановилась, их общая площадь постепенно уменьшается. Пашня в центральной части Улуг-Хемской котловины исчезла полностью. Пастбищные угодья используются со значительной нагрузкой, что ведет к деградации травостоя, изменению его структуры, к процессам вторичного антропогенного опустынивания, появлению малопродуктивных производных сообществ и даже к превращению пастбищных массивов в бесплодные земли. Рациональное использование пастбищ предусматривает определение пастбищеемкости каждого пастбищного массива, предоставление отдыха пастбищным участкам для обсеменения и укрепления растений, проведение мероприятий по уходу и строгое соблюдение сезонности использования. Рациональное использование имеющихся фондов естественных угодий требует строгого соблюдения сезонного пастбищеоборота [4].
На основе созданных карт, при участии соответствующих специалистов и поддержке населения, можно провести районирование всех кормовых угодий по продуктивности и назначению, определить оптимальные нагрузки и сроки перекочёвки скота. Это создаст не только предпосылки для оптимизации пастбищного хозяйства в регионе, но также позволит вести жёсткий оперативный контроль за состоянием угодий.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Чибилёв, А.А. Степи Северной Евразии (эколого-географический очерк и библиография). / А.А. Чибилёв. - Екатеринбург: УрО РАН, 1998. - 192 с.
2. Гунин, П. Д. Охрана экосистем Внутренней Азии. / П. Д. Гунин, Е.А. Востокова, Е.Н. Матюшкин. - М.: Наука, 1998. - 219 с.
3. Савиных, В.П. Информационные технологии в системах экологического мониторинга / В.П. Савиных, В.Ф. Крапивин, И.И. Потапов / М.: ООО Геодезкартиздат, 2007. -392 с.
4. Куминова, А.В. Растительный покров и естественные кормовые угодья Тувинской АССР / А.В. Куминова, В.П. Седельников, Ю.М. Маскаев, В.А. Шоба, Э.А. Ершова, Б.Б. Намзалов, Г.Г. Павлова, Т.В. Мальцева, Л.П. Паршутина. - Новосибирск: Наука, 1985. - 256 с.
© Д.С. Дубовик, М.В. Якутия, 2012
