CC BY
30ОПЫТ ЛАНДШАФТНОГО КАРТОГРАФИРОВАНИЯ ГЕОСИСТЕМ РАНГА УРОЧИЩ МОРДОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ПРИРОДНОГО ЗАПОВЕДНИКА
Д.А. Куприянов1, Е.Ю. Новенко1,2
'Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова 2Институт географии Российской академии наук e-mail: kuprigallo94@rambler.ru; lenanov@mail.ru
В работе приведены ландшафтные карты геосистем ранга урочищ для двух ключевых участков территории Мордовского заповедника: «Павловский кордон» и «Инорский кордон», а также описаны источники данных и методы построения карт. Дано краткое описание урочищ и обоснование выделения каждого при-родно-территориального комплекса
Ключевые слова: Ландшафтное картографирование, Мордовский заповедник, геосистемы, факторы ландшафтной дифференциации.
Крупномасштабные ландшафтные карты являются необходимой основой для различных исследований. В 2013 и 2015 гг. проводились полевые исследования, целью которых являлись палеогеографические реконструкции изменений ландшафтного покрова территории Заповедника в голоцене для двух ключевых участков: «Павловский кордон» и «Инорский кордон» размером 20 км2 и 42 км2 соответственно. Необходимой составляющей подобных реконструкций являются ландшафтные карты геосистем ранга урочищ, которые являются «жёстким каркасом», предопределяющим пространственное размещение растительных сообществ и почвенных разностей (Исаченко, Резников, 1996). Ландшафтные карты должны охватывать относительно небольшую территорию (радиусом около 20 км), которая соответствует релевантной области поступления пыльцы, являющейся важнейшим источником информации для проведения палеогеографических реконструкций. Имеющаяся же ландшафтная карта всей территории заповедника (Гришуткин, 2014) отображает, по своей сути, геосистемы в виде групп урочищ. Так, например, в имеющейся ландшафтной карте объединены поймы разных уровней в один контур, также объединены в один контур эрозионные формы с преобладанием разных типов геоморфологических процессов и режима увлажнения, не выделяются урочища, расположенные не целиком на мезоформе рельефа, а занимающие только элемент мезоформы рельефа (склон, выровненную поверхность и т.д.), свойства ландшафтных компонентов которого отличается от других элементов той же мезоформы рельефа настолько, что имеющиеся отличия являются достаточным основанием для выделения отдельного урочища (Солнцев, 2001). Таким образом, имеющаяся карта является отображает не отдельные урочища, а их группы, объединённые по генетическому признаку. Нашей же задачей
было уточнение существующей карты, составленной О.Г. Гришуткиным, в более крупном масштабе для ключевых участков.
Картографирование производилось по стандартной методике (Жучкова, Раковская, 2004) и включало 3 этапа:
1. Обрисовка предварительных ландшафтных контуров с использованием космических снимков, топографической карты масштаба 1:100000 и существующей ландшафтной карты территории Заповедника с последующим выбором полевых маршрутов и точек описаний.
2. Непосредственно полевые исследования (выполнено 93 точки описания из них 31 полных комплексных 62 картировочных, т.е. с кратким описанием или без описания какого-либо компонента ПТК).
3. Камеральная обработка информации с использованием данных дистанционного зондирования и материалов, обработанных разными авторами и описывающих физико-географические условия изучаемой территории, собранных в сборниках «Трудов Мордовского государственного природного заповедника им. П. Г. Смидовича». Создание итоговой ландшафтной карты с использованием условных знаков и легенды, используемых при ландшафтном картографировании ландшафтов полесского типа (Видина, 1963).
Набор данных дистанционного зондирования Земли включал:
1. Космические снимки высокого разрешения (источники: «Яндекс.Кар-ты», «Google», «Геопортал Роскосмоса»).
2. Цифровая модель рельефа (SRTM с пространственным разрешением 90 метров), по которой в дальнейшем были построены изолинии рельефа.
3. Топографическая карта генерального штаба 1976 года масштаба 1:100000 и лесотаксационная карта заповедника 1979 года, а также карта четвертичных отложений и геологическая карта масштаба 1:1000000.
4. Набор слоёв в виде shape-файлов, включающих ландшафтную карту заповедника, некоторые компоненты геосистем (геологическое строение, четвертичные отложения, водные объекты, болотные ПТК, лесотаксационный материал), предоставленный для использования автором предыдущих работ О.Г. Гришуткиным (Гришуткин, 2014).
Создание легенды ландшафтной карты современного состояния ПТК осуществлялось на основе реконструкции современного ландшафтного покрова, так как большая часть территории ключевого участка «Инорский кордон» подверглась пожарам в 2010 году (Гришуткин, 2012). В некоторых случаях в пределах ключевых участков имелись фитоценозы, находящиеся в различных сукцессионных стадиях. В связи с этим, широко использовались данные лесотаксационных карт и материалов ботанических описаний заповедника в различные годы (Кузнецов, 1960; Ремезов, 1960) для воссоздания структуры условно-коренного растительного покрова.
Собранный полевой материал был обработан с использованием статистических методов (корреляционный анализ). Были описаны основные факторы
дифференциации ландшафтного покрова на ключевых участках, которые определяли пространственную мозаичность почвенно-растительного покрова. Выявленные факторы дифференциации не только обуславливали выделение тех или иных ПТК в отдельные урочища, но и способствовали выделению урочищ по данным дистанционного зондирования (космическим снимкам), т.к. структура и текстура древесного яруса разных фитоценозов на космических снимках совместно с данными полевых описаний являлись важными дешифровочными признаками (Видина, 1981), которые позволили выделить границы разных геосистем.
Выбранные ключевые участки характеризуются контрастными ландшафтными условиями: участок «Павловский кордон» (рис. 1) расположен в юго-западной части заповедника и включает в себя водораздельные поверхности и, соответственно, максимальную гипсометрическую отметку - 190.9 м над уровнем моря, а также прилегающие поверхности водно-ледниковых
равнин (III и IV НПТ) (Гаффенберг, 1960). Участок «Инорский» (рис. 2), напротив, расположен на пойме, а также первой и второй надпойменных террасах реки Мокша и включает в себя самую низкую точку заповедника -103.3 м над у. м. Тем не менее, важной отличительной особенностью данной территории является структура ландшафтного покрова, сформированная под воздействием фактора двучленности отложений (Ремезов, 1960; Гаффенберг, 1960).
Выделенные ПТК:
1. Моренно-водноледниковые закарстованные слабовыпуклые равнины, сложенные перемытой донской мореной, подстилаемой юрскими известняками и перекрытые маломощными водноледниковыми песками с дерново-подбурами и дерново-подзолистыми песчаными глееватыми почвами под сосново-липовыми рябиново-крушиновыми широкотравными лесами
2. Моренно-водноледниковые холмистые равнины, сложенные водно-ледниковыми песками, подстилаемыми с 0.5 метров и глубже перемытой донской мореной с дерново-подзолистыми песчаными глееватыми по склонам почвами под сосново-еловыми с липой и дубом во 2-м ярусе рябиновыми злаково-разнотравными лесами и примесью влажнотравья
3. Моренно-водноледниковые пологовогнутые равнины, сложенные маломощными водноледниковыми песками, подпёртыми донской мореной с дерново-подбурами глеевыми и глеевыми дерново-подзолистыми песчаными почвами под широколиственно-сосново-осиновыми мертвопокровными, местами с пятнами широкотравья и осок, лесами.
4. Моренно-водноледниковые плоские равнины, сложенные средне-мощными водноледниковыми песками, подстилаемыми донской моренной, с дерново-подзолистыми глееватыми и глеевыми песчаными почвами под сосново-широколиственно-еловыми с рябиново-крушиновыми черничными ландышево-зеленомошными лесами.
5. Моренно-водноледниковые выровненные равнины, сложенные мощными водноледниковыми песками, подстилаемыми донской мореной, с дерново-подзолистыми и дерново-подзолами глееватыми и глеевыми супесчаными под елово-сосновыми рябиново-крушиновыми черничными и молиниевыми зеленомошными лесами
6. Моренно-водноледниковые слабовогнутые равнины, сложенные мощными песками с торяфно-подзолами глеевыми под берёзово-сосновыми голубично-черничными и молиниевыми долгомошными лесами.
7. Эолово-водноледниковые выпуклые валообразные повышения, сложенные мощными песками с подзолами песчаными под сосновыми зелено-мошно-беломошными с пятнами орляка лесами
8. Эолово-водноледниковые выровненные равнины, сложенные мощными водноледниковыми песками с очагами распространения эолово-водноледни-ковых песков с дерново-подзолистыми песчаными почвами и подзолами под
сосновыми ландышевыми и беломошно-зеленомошными с пятнами орляка лесами
9. Болота верховые и переходные (местами в карстовых воронках) со средними и мощными торфами под сосновыми редколесьями болотноку-старничково-пушицево-сфагновыми.
10. Болота низинные (местами в карстовых воронках) с торфами разной мощности болотнотравно-осоковые, местами закустаренные ивой
11. Долины малых рек, осложнённые террасами, сложенные аллювиальными песками иногда с прослоями суглинков и супесей, местами перекрытые делювиальными суглинками, с дерново-подзолистыми супесчаными и, реже, суглинистыми глееватыми почвами под сосново-широколиственными рябиновыми злаково-широкотравными лесами
12. Балки плоскодонные, выполненные песчаным и супесчаным делювием, местами перекрытые перегноем, с дерновыми глеевыми супесчаными и перегнойно-глеевыми почвами под черноольховыми влажнотравными лесами
Ключевой участок «Павловский кордон» характеризуется преобладанием в качестве литогенной основы водноледниковых песков московского возраста, подстилаемыми с глубины около метра и более моренными суглинками или перемытой мореной донского возраста. Подобное членение отложений обуславливает преобладание относительно богатых типов местообитаний за счёт более питательного субстрата. В некоторых случая сама морена не оказывает значительного влияния не растительный покров, однако она служит водоупором для грунтовых вод, что обуславливает в некоторых ПТК (например, в контуре .№4) преобладание ели, а не фоновых сосновых лесов. Данный вывод подтверждается материалами других исследователей. Н.П. Ремезов (Ремезов, 1960) также предполагал, что в некоторых местах моренная основа, на которой лежат водноледниковые пески сохранилась на незначительной глубине. Нами же мореные отложения были вскрыты почвенным буром в центре контура .№4 на глубине 1.1 м, в контурах .№1 и .№2 на разных глубинах с минимальными значениями 0.6 м.
Выделение склона водораздельного моренного останца («Игишев Бугор» - самое высокое место заповедника), плавно переходящего в плоскую водноледниковую равнину (контура №3 и №4 соответственно) обусловлено сложными гидрогеологическими условиями. Предположительно, по данному вогнутому и относительно пологому склону идёт разгрузка грунтовых вод с достаточного высокого моренного останца, перекрытого тонким слоем древнеаллювиального материала. Избыток грунтовых вод, богатого питательными элементами, и близость залегания морены существенно изменяет тип местообитания и лесорастительные условия, которые становятся резко контрастными по сравнению с окружающими ПТК, что также находит отражение и в почвенной разности. Контрастность данной смены можно описать сменой эдафотопа по классификации П.С. Погребняка (Погребняк, 1955) с
В2 (свежие субори) на водораздельной поверхности на С4 (сырые сложные субори) или даже D4 (сырые дубравы) на склоне, что подтверждается данными почвенно-ботанических исследований для данной территории (Ремезов, 1960).
Отдельный ПТК (контур № 5) формирует практически фоновое урочище водноледниковой равнины (фактически, III НПТ) с достаточно глубоким (более 2-х метров) залеганием моренного материала, который не может влиять на лесорастительные условия и почвообразовательные процессы.
Выделение в отдельное урочище контура №6 (моренно-водноледниковая слабовогнутая равнина), по строение и генезису схожего с контуром №5, объясняется его замкнутой слабовогнутой формой. Это способствует накоплению грунтовых вод и развитию процесса поверхностного торфообразования, что является достаточным условием для выделения в отдельный ПТК ранга урочища (Солнцев, 2001).
Выделение в отдельный ПТК (контур №8) эолово-водноледниковой равнины обусловлено более сухими гигротопом, грядово-бугристой формой поверхности и соответствующим растительным покровом (чистые слаборазреженные сосняки), свойственным эолово-водноледниковым равнинам мещёрского типа (Анненская и др., 1983).
Различия контуров №1 и №2 при схожести генезиса обусловлены различными высотными уровнями (по данным геологических исследований (Ремезов, 1960; Баянов, 2015) контур №2 относится к IV НПТ, а контур №1 к III НПТ), растительным покровом и ландшафтным рисунком. Для контура №1 характерно широкое развитие карстовых процессов, обусловленных близким залеганием дочетвертичных пород, представленных юрскими известняками.
Остальные урочища представлены дополняющими ПТК долин и русел (контур №11) малых водотоков, эоловых форм рельефа - верей или эоловых гряд (№7); а также верховых и переходных (№9) и низинных (№10) болот.
Ключевой участок «Инорский кордон» (рис. 2) полностью расположен на пойме и I и II надпойменных террасах реки Мокши (Гаффенберг, 1960), причём первая надпойменная терраса имеет островной характер. Для данного участка также характерно явление двучленности отложений, что определяет дифференциацию поверхности надпойменной террасы на два основных урочища: террасы под сосновыми лесами (контура №№2а, 2б, 4) с глубоким (более 2 м) залеганием моренного материала и дерново-подзолистыми почвами с дерново-подзолами и террасы с неглубоким залеганием моренного материала, перекрытые среднемощными песками под осиново-липовыми широкотравными лесами и дерново-подбурами (контура №№1 и 3). Однако, вероятно, это не единственный фактор ландшафтной дифференциации данных ландшафтных контуров. Во многих местах контура №1 при бурении почвы специальным почвенным буром с максимальной глубиной 1.3 метра морена не была вскрыта, в то время как фитоценоз оставался практически тем же, что и в местах с неглубоким залеганием морены. Однако, наличие оглеения
в почве даёт возможность предполагать, что близость грунтовых вод также способствует отделению данного ПТК от остальной водноледниковой поверхности. В данном случае прямые дешифровочные признаки (текстура и структура) (Видина, 1982) на космических снимках дали возможность с достаточной точностью определить границы данного урочища, так как осиново-липовые и сосновые леса существенно отличаются друг от друга. Именно представленный фактор способствовал выделению трёх выделов данного типа урочищ в северо-западной части ключевого участка, тогда как точек полевых описаний там не было.
Выделенные ПТК:
1. Цокольные 2 НПТ, всхолмлённые, сложенные среднемощными древ-неаллювиальными песками, подстилаемые донской мореной с дерново-под-бурами супесчаными глееватыми почвами под осиново-липовыми с подростом клёна крушиново-рябиновыми широкотравно-злаковыми лесами.
Рис. 2. Ландшафтная карта геосистем ранга урочищ ключевого участка «Инорский кордон».
2. Глубокоцокольные 2 НПТ:
а) волнисто-бугристые, сложенные мощными древнеаллювиальными песками с дерново-подзолистыми супесчаными глееватыми почвами и дер-ново-подзолами глееватыми под сосновыми с елью и дубом во втором ярусе подростом рябиново-крушиновыми черничными разнотравно-ландышевыми с пятнами кислицы зеленомошными лесами.
б) выпуклые, наклонные, сложенные мощными древнеаллювиальными песками с дерново-подзолистыми песчаными почвами под сосновыми с участием липы злаково-разнотравными лесами.
3. Цокольные 1 НПТ, выровненные, сложенные среднемощными древне-аллювиальными песками, подстилаемые донской мореной сдерново-подбура-ми и дерново-подзолистыми супесчаными глееватыми и глеевыми почвами под сосново-осиново-липовыми крушиновыми разнотравно-широкотравными лесами.
4. Глубокоцокольные 1 НПТ, сложенные мощными древнеаллювиаль-ными песками, с дерново-подзолистыми супесчаными глееватыми почвами под сосновыми с участием ели и липы рябиново-крушиновыми черничными разнотравно-ландышевыми с пятнами кислицы зеленомошными лесами.
5. Эолово-водноледниковые выпуклые валообразные повышения, сложенные мощными песками с подзолами песчаными под сосновыми зелено-мошно-беломошными с пятнами орляка лесами.
6. Ложбины вогнутые, выполненные среднемощными торфами, подстилаемые древнеаллювиальными) песками под елово-сосновым черничным пушецевым с пятнами щитовника и кислицы сфагновым лесом.
7. Болота верховые и переходные с торфами разной мощности под сосновыми болотнокустарничково-пушицево-сфагновыми редколесьями.
8. Болота низинные с торфами разной мощности болотнотравно-осоковые, местами с закустаренные ивой.
9. Поймы высокого уровня, выровненные, а также долины малых (часто временных) водотоков, выровненные, сложенные песчаным аллювием, местами перекрытым суглинком и перегноем, иногда подстилаемые с глубины 1 метра и более мореной с аллювиальными перегнойно-глеевыми песчаными почвами под черноольховыми с участием осины, клёна и липы осоково-влаж-нотравными лесами.
10. Заболоченные поймы низкого уровня, выровненные, сложенные аллювиальными песками и суглинками, с линзами органики, местами, подстилаемыми мореной, с аллювиальными перегнойно-глеевыми песчаными и суглинистыми почвами под черноольховыми с участием липы хвощёво-влажнотравными лесами.
11. Поймы низкого уровня, гривистые, сложенные аллювиальными песками и суглинками с аллювиальными гумусовыми супесчаными и суглинистыми глеевыми почвами под злаково-крупнотравными лугами, ивняками и ольшаниками.
Разные типы пойменных ПТК (контура №№9,10,11) были выделены на основе также дешифрирования растительного покрова и положения этих ПТК в рельефе. Дополняющими ПТК являются болота двух типов (№ 7 и №8), эоловые гряды (№5) и заторфованная ложбина (№6).
Практически вся северная часть ключевого участка «Инорский кордон», представленная основной поверхность II НПТ с дополняющими её эоловыми грядами находится под гарью 2010 года, и растительный покров на карте отображён в восстановленном виде, т.е. соответствует тому, который имел место до пожаров.
Необходимо отметить, что сглаженность рельефа и сходство растительного и почвенного покрова затрудняет проведение границ между террасами и разными высотными уровнями на основных поверхностях моренно-водно-ледниковых равнин (Ремезов, 1960), что, как следствие, усложняет и снижает точность проведения границ некоторых ПТК ранга урочищ. Это замечание в большей степени применимо для ключевого участка «Инорский», где данные топографической карты, полевых наблюдений и дешифровочных признаков на космических снимках не позволяют разделить с абсолютной точностью I и II НПТ. Однако, основываясь на литературных материалах (Ремезов, 1960) граница между ними проведена приблизительно по изогипсе 120 м.
Фактор залегания моренных суглинков на небольшой глубине относительно дневной поверхности оказывает значительное влияние (на растительный покров ПТК как на ключевом участке «Павловский кордон», так и на ключевом участке «Инорский кордон».
Полученные данные позволяют сделать заключение, что ландшафтная структура ключевых участков отличается относительной сложностью, выраженной в виде пространственного сочетания геосистем ранга урочищ. Основными факторами дифференциации ландшафтного покрова геосистем Мордовского заповедника являются свойства литогенной основы: глубина залегания моренных отложений и морфометрические показатели рельефа, определяющие трофность и режим увлажнения, т.е. тип местообитания. В результате пространственной неоднородности литогенной основы формируется сильно выраженная мозаичность растительного покрова.
Полученные ландшафтные карты могут быть использованы для широкого круга задач, а методика их построения может быть распространена для детализации ландшафтной карты для территории всего Заповедника.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ, проект № 14-05-00550.
Список литературы
Анненская Г.Н., Мамай И.И., Цесельчук Ю.Н. Под ред. Проф. Н.А. Солнцева. Ландшафты Рязанской Мещеры и возможности их освоения. М.: Изд-во МГУ, 1983. 246 с.
Баянов Н.Г. Некоторые сведения по геологическому изучению территории Мордовского заповедника и его окрестностей // Труды Мордовского государственного заповедника имени П. Г. Смидовича. Выпуск 14. Саранск; Пушта. 2015. С. 204-120.
Видина А.А. Методические вопросы полевого крупномасштабного ландшафтного картографирования. - сб. Ландшафтоведение. М.: АН СССР, 1963. С. 18-22.
Видина. А.А. Практические занятия по ландшафтному дешифррированию аэрофотоснимков (методические материалы для слушателей физико-географического потока ФПК МГУ). М.: Издательство МГУ, 1981. 58 с.
Гафферберг И.Г. Мордовский государственный заповедник // Труды Мордовского государственного заповедника им. П. Г. Смидовича. Выпуск I. Саранск: Мордов. кн. изд-во, 1960. С. 5-24.
Гришуткин О.Г. Ландшафтные урочища территории Мордовского государственного природного заповедника // Труды Мордовского государственного природного заповедника им. П. Г. Смидовича. Выпуск 12. Саранск - Пушта, 2014. С. 309-316.
Гришуткин О.Г. Влияние пожаров 2010 года на болотные экосистемы Мордовского государственного природного заповедника // Труды Мордовского государственного природного заповедника им. П. Г. Смидовича. Выпуск 10. Саранск - Пушта, 2012. С. 261-266.
Жучкова В.К., Раковская Э.М. Методы комплексных физико-географических исследований: Учеб. пособие для студ. вузов. М.: Издательский центр «Академия», 2004. 368 с.
Исаченко Г.А., Резников А.И. Динамика ландшафтов тайги Северо-Запада Европейской России. СПб.: Изд. РГО, 1996. 166 с.
Кузнецов Н.И Растительность Мордовского государственного заповедника // Труды Мордовского государственного заповедника им. П. Г. Смидовича. Выпуск I. Саранск: Типография «Красный Октябрь», 1960. С. 129-220.
Карта дочетвертичных образований. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Лист N-37, (38). Масштаб 1:1000000. Сост. Л.И. Фадеева. Спб.: ВСЕГЕИ, 1999.
Карта четвертичных образований. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Лист N-37, (38). Масштаб 1:1000000. Сост. З.К. Барашкова. Спб.: ВСЕГЕИ, 1999.
Карта растительности Жегаловского лесничества Мордовского государственного заповедника им. П. Г. Смидовича. Обследование 1979 г. Масштаб 1:25000. Горький: 1980.
Карта растительности Пуштинского лесничества Мордовского государственного заповедника им. П. Г. Смидовича. Обследование 1979 г. Масштаб 1:25000. Горький: 1980.
Погребняк П.С. Основы лесной типологии. 2-е изд., испр. и доп. К.: АН УССР, 1955. 452 с.
Ремезов Н.П. Генезис и лесорастительыне свойства почв Мордовского государственного заповедника // Труды Мордовского государственного заповедника им. П. Г. Смидовича. Выпуск I. Саранск: Мордов. кн. изд-во, 1960. С. 25-70.
Солнцев Н.А. Учение о ландшафте (избранные труды). М.: Изд-во Моск. ун-та, 2001. 384 с.
