CC BY
120
УДК 528.8
ДИНАМИКА ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ НА ТЕРРИТОРИЯХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ В ПОДЗОНЕ СЕВЕРНОЙ ТАЙГИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
Андрей Геннадьевич Шарикалов
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, аспирант кафедры экологии и природопользования, тел. (383)361-08-86, email: sharikalov.andrey@gmail.com
Михаил Владимирович Якутин
Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, 630099, г. Новосибирск, ул. Советская, 18, доктор биологических наук, старший научный сотрудник лаб. Биогеоценологии, тел. (383)222-54-15, e-mail: yakutin@issa.nsc.ru; СГГА, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, профессор кафедры экологии и природопользования
С использованием дистанционных методов зондирования земли построены ландшафтно-экологические карты нефтяных и газовых месторождений, расположенных в Пуровском районе ЯНАО. На основании построенных карт оценено состояния экосистем и делаются выводы о тенденциях изменения площадей различных экосистем в северной тайге в процессе нефтегазодобычи.
Ключевые слова: Западная Сибирь, Ямало-Ненецкий автономный округ, Пуровский район, северная тайга, почва, нефтегазодобыча, антропогенный пресс, дистанционное зондирование земли, ландшафтно-экологические карты, мониторинг.
THE DYNAMICS OF WOOD ECOSYSTEMS ON TERRITORIES WITH HYDROCARBONIC RAW MATERIALS DEPOSITS IN A NORTHERN TAIGA SUBZONE IN WESTERN SIBERIA
Andrei G. Sharikalov
Siberian State Academy of Geodesy, 10 Plakhotnogo, Novosibirsk, 630108, post graduate student, department of ecology and wildlife management, tel. (383)361-08-86, e-mail: sharikalov.andrey@gmail.com
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, 10 Plakhotnogo, professor of department of ecology and wildlife management
The landscape-ecological maps of the oil and gas deposits located in Purovskiy area JANAO are constructed with use of remote methods of sounding of the earth. The conditions of ecosystems is estimated and the conclusions about tendencies of change of the various ecosystems areas in northern taiga during process mineral oil and gas extraction is become on the basis of the constructed maps.
Key words: Western Siberia, Yamal-Nenets autonomous region, Purovsky area, northern taiga, soil, oil and gas recovery, anthropogenous press, remote sounding of the earth, landscape-ecologycal maps, monitoring.
Цель настоящей работы состояла в анализе особенностей антропогенного воздействия, связанного с нефтегазодобычей, на экосистемы северной тайги Западной Сибири. В качестве объектов исследования были выбраны месторождения углеводородного сырья в Пуровском районе ЯНАО.
Пуровский район расположен между 62-67° с.ш. и 73-81° в.д. и является территориальным «промузлом» восточного экономического района Ямало-Ненецкого автономного округа. Очертания района практически совпадают с границами бассейна р. Пур, ограниченного с юга Сибирскими Увалами, с востока водоразделом реки Таз, с запада водоразделом реки Надым.
Площадь района 108,6 тыс. км (1/6 часть ЯНАО), протяженность с севера на юг 600 км, с запада на восток - 350 км. Значительная протяженность района от Тазовской губы до Сибирских увалов предопределяет разнообразие ландшафтно-климатических условий. Центральную часть района занимает Пуровская низменность с отметками 5-25 м над уровнем моря. От пониженной центральной части к границам района местность повышается до небольших возвышенностей. На востоке это Пур-Тазовская возвышенность с высотными отметками 150-200 м; на западе - возвышенность Сятты, на 120 м поднимающаяся над уровнем моря; на юге - Сибирские увалы, достигающие 100-155 м над уровнем моря [1].
В пределах Пуровского района выделяются природные зоны: тундра, лесотундра и лесная таежная зона, внутри которых прослеживаются подзоны и провинции. Распространены многолетнемерзлые породы разнообразного характера распространения. На территории Пуровского района находится огромное количество озер. Общее число их составляет 85035 с площадь водной поверхности 11,1 тыс. км2. Озера составляют около 10 % площади района, при этом 98,2% общего количества озер относится к малым с площадью водного зеркала менее 1 км [2].
Зона тундры, занимающая 22% общей площади района, представлена преимущественно песчаными пологоволнистыми равнинами с плоскобугристыми мерзлотными болотами, лишайниковыми и ерниковыми тундрами и приречными лиственничными редколесиями. В западной части района преобладают лиственничные и сосново-лиственничные редкостойные древостои. К востоку от реки Пур к ним добавляются елово- и березово-лиственничные леса. На юге района, на территории подзоны средней тайги, преобладают лиственнично-сосновые леса с участием кедра.
По данным учета на 1 января 2001 года земли лесного фонда в Пуровском районе занимают 8458,25 тыс. га или 78% общей площади района. Лесистость района составляет 29%. Из данных распределения лесного фонда по категориям земель видно, что практически половина его площади занимают болота (37,9%) и воды (8,5%). На долю покрытых лесом территорий приходится всего 37% общей площади лесного фонда. Анализ материалов государственного учета лесного фонда на 1 января 2001 года показал, что на территории района преобладают низкополнотные (0,3-0,5) малопроизводительные насаждения (средний класс бонитета - Уа), представленные хвойными и смешанными хвойно-мелколиственными древостоями. Основными лесообразующими
породами является сосна, лиственница, кедр, ель, береза, осина и ива древовидная [3].
Площадь 108 лицензионных участков месторождений углеводородного сырья, разведанных на территории района и находящихся на разных стадиях освоения, составляет 9684,4 тыс. га или 90,1% территории района. В данной работе проводилось исследование нефтегазопромысловых территорий Пуровского района, находящихся в пределах лесной таёжной зоны [4].
Всего было проанализировано 55 месторождений. На территории 19 месторождений добыча углеводородного сырья не ведется (идет разведка и подготовка к добыче), на 8 месторождениях добыча осуществляется в течение менее 5 лет, на 3 месторождениях - от 5 до 10 лет и на 20 месторождениях -более 10 лет. В законсервированном состоянии в настоящее время находятся 5 месторождений. Исследованные месторождения открыты с 1965 (Губкинское) по 2000 год (Южнотарасовское) и имеют различный характер использования (нефтяные, нефте-газововые, нефте-газо-конденсатные, газо-конденсатные, газовые). Площади изученных месторождений варьируют от 600 га (Ручьевское) до 230617 га (Харампурское).
Для оценки степени воздействия нефтегазодобывающей промышленности на исследуемую территорию сравнивались данные, полученные со спутника Landsat 5 (тип сенсора Thematic Mapper) двадцатипятилетней давности, и в настоящее время. При этом главным критерием в выборе космических снимков являлся летний период съемки, а также отсутствие облачности над исследуемой территорией. В случае необходимости сшивки снимков использовались наиболее близкие по датам и условиям съемки снимки. На первом этапе все каналы снимка собирались в единый многоканальный файл. В случае если контур месторождения выходил за пределы снимка, производилась сшивка пары снимков. После этого проводилась вырезка прямоугольной области снимка по контуру месторождения. Далее с использованием каналов спутниковых снимков с длинами волн 0,66 мкм и 0,83 мкм строился нормализованный вегетационный индекс NDVI [5], и по алгоритму, заложенному в программный комплекс ENVI 4.8, проводилось преобразование Tasseled Cap [6]. Результат преобразования Tasseled Cap (каналы brightness, greenness и wetness), а также индекс NDVI собирались в единый многоканальный файл для анализа.
Анализ данных проводился методом дерева решений (decision tree) в программном комплексе ENVI. Пороговые значения критериев разделения типов угодий подбирались для каждого снимка индивидуально с учетом периода вегетации, условий освещенности, ландшафтных особенностей и др. Результат классификации оценивался визуально, в случае необходимости проводилось редактирование критериев разделения типов угодий и повторный анализ. По контуру месторождения строилась маска снимка. Вычислялась доля замаскированной площади территории Ps. зам., проводился перерасчет доли площадей выделов без маски Ps. выд. = Ps. выд. маск. / (1 - Ps. зам.).
По результатам работы были составлены по две ландшафтно-экологические карты для каждого месторождения (состояние экосистем 25 лет
назад и в настоящее время), с помощью которых стало возможно определить площади основных классов экосистем на изученных территориях и оценить их динамику. Для каждого класса экосистем определялся процент от общей площади территории месторождения. Затем полученные выборки анализировались с использованием методов вариационного и дисперсионного анализов [7, 8]. Несмотря на то, что изученные участки имеют неодинаковую общую площадь, стало возможным оценить на большом массиве данных некоторые тенденции в изменении доли различных экосистем, происходящих в процессе освоения территории и нефтедобычи. На рисунке в качестве примера приведен черно-белый вариант ландшафтно-экологической карты Пуровского района. (В условных обозначениях 1 - водные объекты; 2 -деградированные земли, территории населенных пунктов, дороги, трубопрово-ды и территории, занятые инфраструктурой нефтега-зодобывающих предприятий; 3 - тундра, луга и заболоченные земли (земли, не покрытые древесной растительностью); 4 - лиственные и смешанные леса; 5 - хвойные леса).
В процессе освоения территории месторождений со сроками добычи углеводородов более 10 лет до 13,3% площади месторождения занимаются объектами промышленности и транспорта, и до 11,9% территории занимают в той или иной степени нарушенные экосистемы (средние значения 3,1% и 3,2%, соответственно). Это чаще всего территории, лишенные растительности. Предположительно, важный вклад появление таких территорий вносит критический износ оборудования и, как следствие, периодические масштабные разливы нефти [9].
Деградированные земли на территориях месторождений появляются уже на стадии разведки и обустройства (площадь таких земель за время освоения составила в среднем 0,43% от площади месторождений). К 5-летнему сроку добычи углеводородного сырья площади деградированных земель увеличиваются до 0,54%, а к 10-летнему сроку добычи - до 0,74% от площади месторождения.
В среднем 8,6% территории месторождений занимают водные объекты, и 52% - болота и тундры. Достоверного изменения площадей водных объектов на территориях месторождений не отмечено. Площади, занятые тундрой или заболоченными землями, в целом по всем месторождениям практически не изменяются за время разведки, но заметно увеличиваются уже в первые 5 лет добычи углеводородов (прирост 0,9% от площади месторождений).
Лиственные леса занимают на территориях месторождений от 7,8 до 23% (в среднем 13,3%). Хвойные леса, являющиеся наиболее ценными и подлежащими охране, на территориях месторождений занимают от 8,1 до 49,5% площади (в среднем - 19,8%). Уже на стадии освоения и подготовки к добычи площади хвойных и лиственных лесов снижаются в среднем на 0,48% по всем месторождениям. А к 10-летнему сроку эксплуатации месторождений площади, занятые лиственным лесом уменьшаются в среднем на 0,52%, а занятые хвойным лесом - на 0,73%.
Таким образом, уже на данном этапе выполнения работы можно сделать выводы о тенденциях изменения площадей различных экосистем на территориях месторождений на разных стадиях их освоения. Наблюдается достоверное снижение доли именно хвойных лесов на территориях месторождений разного возраста. Очевидно, требуется активизация природоохранной деятельности для сохранения и восстановления наиболее ценных хвойных лесов на территориях месторождений.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Бакулин В.В. /Ямал: Энциклопедия Ямало-Ненецкого автономного округа: в 3 т. / В.В. Бакулин, А.Ю. Солодовников. - Салехард-Тюмень: Издательство Тюменского государственного университета, 2004. Т. 2. - С.341-343.
2. Природа Ямала / [Под ред. Л.Н. Добринского]. - Екатеринбург: УИФ: Наука, 1995. - 435 с.
3. Администрация Ямало-Ненецкого автономного округа [Электронный ресурс] / отдел «Экономика». «Лесной план ЯНАО (проект)». - Электрон. дан. - Салехард, 2010. -Режим доступа: кйр//аёш.уапао.гц/
4. Исаченко А.Г. Ландшафты СССР / А.Г. Исаченко. - СПб.: Изд-во. Ленингр. ун-та, 1985. - 320 с.
5. Kriegler F.J. Preprocessing transformations and their effects on multispectral recognition / F.J. Kriegler, W.A. Malila, R.F. Nalepka, W. Richardson // Proceedings of the Sixth International Symposium on Remote Sensing of Environment. - 1969. - P. 97-131.
6. Schowengerdt R.A. Remote sensing: models and methods for image processing / R.A. Schowengerdt. - San Diego: Academic Press, 2007. - P. 202-206.
7. Плохинский Н.А. Биометрия / Н.А. Плохинский. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1970. -
367 с.
8. Сорокин О.Д. Прикладная статистика на компьютере / О.Д. Сорокин. - Краснообск: ГУП РПО СО РАСХН, 2004. - 162 с.
9. Васильев С.В. Воздействие нефтегазодобывающей промышленности на лесные и болотные экосистемы / С.В. Васильев. - Новосибирск: Наука, 1998. - 136 с.
© А.Г. Шарикалов, М.В. Якутия, 2012
