CC BY
17
УДК 911.5+504.54
А.П. Гусев
Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины, gusev@Jgsu.by
АНТРОПОГЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ЛАНДШАФТОВ ПОЛЕССКОЙ ПРОВИНЦИИ В XIX-XXI ВВ.: ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
Цель исследований - экологическая оценка изменений землепользования в Х1Х-ХХ1 вв. в пределах восточной части Полесской ландшафтной провинции (Беларусь). В статье рассмотрены результаты анализа и оценки изменений структуры землепользования на двух временных срезах (середина XIX в. и начало XXI в.), анализ пространственно-временных изменений лесов, болот, пахотных земель, застроенных и нарушенных земель; изучение и оценка фрагментации лесного покрова. Установлено, что максимальная трансформация лесов характерна для пойменного и вторично-моренного ландшафтов (низкая лесистость, высокая фрагментация). За рассматриваемый период времени значительно уменьшилась площадь болот (в 7.4 раза), увеличилась площадь пахотных земель (в 2 раза), застроенных и нарушенных земель (в 11.5 раза).
Ключевые слова: ландшафт; землепользование; лесной покров; фрагментация; Полесская провинция.
Введение
Под антропогенной динамикой ландшафтов понимают их изменения под прямым воздействием человека или в качестве опосредованного результата его деятельности (Сочава, 1978; Виноградов, 1998). В связи с активным развитием дистанционных методов изучения земной поверхности в ландшафтной экологии как динамику ландшафтов рассматривают изменения ландшафтного покрова (land use/land cover change). В ряде стран проведены многочисленные исследования изменений ландшафтов в течение последних 30 лет, основанные на дистанционных методах (Brink, Eva, 2009; Li et al., 2013). Изучена динамика ландшафтного покрова, обусловленная урбанизацией, вырубкой лесов, пожарами (Sarmah et al., 2011; Tavares et al., 2012 и т.д.). В меньшей степени изучены изменения ландшафтов в «доспутниковую» эпоху - первая половина XX в. и ранее. Только в отдельных регионах исследованы и количественно оценены антропогенные изменения ландшафтов в XVIII-XIX в. (Dewan, Yamaguchi, 2009; Skalos et al., 2011; Jawarneh, Julian, 2012; Украинский и др., 2017). Так, в Беларуси такие исследования охватывают только юго-восток территории и отдельные ландшафты (Гусев, Андрушко, 2010, 2012).
Изучение истории антропогенного преобразования ландшафтов является важным и актуальным по ряду причин: корни современных и даже будущих экологические проблем часто находятся в прошлом. Так, история землепользования влия-
ет на состояние лесных экосистем, на их способность к самовосстановлению (Восточноевропейские леса ..., 2004; Foster et al., 2008; Гусев, 2014, 2015), предопределяет развитие некоторых опасных и неблагоприятных геологических процессов (Котлов, 1977; Гусев, Андрушко, 2010), обуславливает пространственно-временную структуру вторжений чужеродных видов растений (Vila, Ibanez, 2011).
В настоящей работе впервые предпринята попытка количественно оценить с экологических позиций пространственно-временные изменения землепользования в XIX-XXI вв. на региональном уровне: в пределах восточной части Полесской ландшафтной провинции.
Материалы и методы исследования
Цель исследований - экологическая оценка изменений землепользования в XIX-XXI вв. в пределах восточной части Полесской ландшафтной провинции (Беларусь). Задачи исследований: анализ и оценка изменений структуры землепользования на двух временных срезах (середина XIX в. и начало XXI в.); анализ пространственно-временных изменений лесов, болот, пахотных земель, застроенных и нарушенных земель; изучение и оценка фрагментации лесного покрова.
Полесская ландшафтная провинция охватывает южную часть Беларуси. Ее северный рубеж проходит вблизи г. Пружаны, Береза, Иванцеви-чи, Ганцевичи, Любань, Жлобин, затем по долине Днепра опускается к Гомелю и далее, поднима-
12
российский журннл ИМ! экологии
ясь до Ветки, приближается к границе с Россией. Южным рубежом провинции в пределах Беларуси является государственная граница страны. В административном отношении она приурочена к Брестской и Гомельской областям. Занимает около 28% площади Беларуси (Марцинкевич, 2007). Исследования охватывали восточную часть Полесской провинции, которая территориально совпадает с Полесско-Приднепровским геоботаническим округом подзоны широколиственно-сосновых лесов. Общая площадь изучаемого региона составляет 98 тыс. км2.
Для данной территории характерен умеренно-континентальный климат (годовая сумма температур выше 10о в северной части - 2400-2600, в южной более 2600; годовое количество осадков
- 500-700 мм).
Природно-ландшафтная структура восточной части Полесской провинции на уровне родов ландшафтов по классификации природных ландшафтов Беларуси (Марцинкевич, 2007) имеет вид: водно-ледниковые - 35.8%, озерно-аллюви-альные - 20.7%, аллювиальные террасированные
- 17.3%, пойменные - 8.6%, моренно-зандровые
- 8.0%, озерно-болотные - 7.9%, холмисто-мо-
ренно-эрозионные - 1.0%, вторично-моренные -0.7%.
Современное землепользование (лесной покров, застройка) определялось с помощью публичной земельно-информационной карты Беларуси и уточнялось по материалам Google Earth. Для изучения особенностей растительного покрова применялась «Карта растительности БССР» (масштаб 1:500000). Границы и названия ландшафтов - по «Ландшафтной карте Республики Беларусь» (1:500000).
История землепользования изучалась по военно-топографической карте Российской Империи (3 версты в 1 дюйме, съемка 1846-1863 гг.). Привязка и оцифровка растров выполнялись в Quantum GIS 2.18.
Результаты и их обсуждение
Рассмотрим основные закономерности изменений землепользования на территории Полесской провинции, которые произошли с середины XIX по начало XXI в. (табл. 1).
Важное экологическое значение имеет изменение лесистости ландшафтов, т.е. удельной площади лесных экосистем. В целом для региона удель-
Таблица 1. Изменение структуры землепользования на территории восточной части
Полесской провинции
Род ландшафта Тип земель
1 2 3 4 5
Холмисто-моренно-эрозионный 25.4* 43.3** 1.5 0.3 19.3 14.6 53.0 25.2 0.8 16.6
Вторично-моренный 12.5 12.6 2.2 0.2 21.5 4.5 62.3 60.3 1.5 22.3
Моренно-зандровый 33.7 41.3 10.6 0.5 23.2 8.2 31.6 42.4 0.9 7.6
Водно-ледниковый 53.3 50.9 10.7 1.1 13.9 7.8 21.5 35.4 0.6 4.8
Аллювиальный террасированный 50.7 51.6 19.4 1.8 17.2 22.1 12.3 20.6 0.4 3.9
Озерно-аллювиальный 55.5 52.2 26.3 0.6 11.1 9.1 6.9 33.8 0.2 4.2
Озерно-болотный 40.5 35.4 50.6 16.7 6.1 13.7 2.5 32.8 0.3 1.4
Пойменный 37.4 19.2 12.2 4.1 44.5 64.1 5.8 9.7 0.1 2.9
Весь регион 48.8 46.3 18.5 2.5 16.9 15.9 15.5 30.7 0.4 4.6
1 - леса; 2 - болота; 3 - луга и пустоши; 4 - пахотные земли; 5 - застроенные и нарушенные земли.
* середина XIX в.; ** начало XXI в.
ная площадь лесов за рассматриваемый промежуток времени осталась примерно одинаковой: 48.8% в середине XIX в. и 46.3% в начале XXI в. Но для отдельных родов ландшафтов характерно значительное снижение лесистости (пойменный ландшафт - с 37.4 до 19.2%), а для других, напротив, увеличение площади лесов (холмисто-мо-ренно-эрозионный - с 25.4 до 43.3%). Для вторично-моренного ландшафта в течение всего изучаемого времени характерна низкая лесистость (12.5 и 12.6%), а для озерно-аллювиального, аллювиального террасированного и водно-ледникового - высокая (более 50%).
Увеличение лесистости на ряде участков за счет искусственного лесоразведения во второй половине XX в. вызвано борьбой с активным развитием неблагоприятных геологических процессов - водной эрозией, оврагообразованием, ветровой эрозией. Характерным примером может служить холмисто-моренно-эрозионный ландшафт (Мозырьская гряда). Здесь абсолютные высоты достигают 200 и более метров над уровнем моря (максимальные для региона Белорусского Полесья), плотность оврагов составляет 20-30 шт./км2, глубина расчленения достигает 80 м/ км2. В связи с земледелием и строительством на территории города Мозыря и его окрестностей развитие водной эрозии в условиях холмистого рельефа в XIX-XX вв. привело к быстрому росту оврагов, оползнеобразованию, катастрофическим паводкам, и, как следствие, к деградации сельскохозяйственных угодий, разрушению зданий и сооружений. В 1960-1970-е гг. были предприняты лесомелиоративные мероприятия: на крутых склонах для их закрепления и предотвращения оползней высаживались деревья (береза, липа, клен, осина, ольха). В 1986 г. был организован Республиканский ландшафтный заказник «Мо-зырские овраги» в целях сохранения уникальных природно-ландшафтных экологических систем (площадь 1019.7 га). В настоящее время большинство оврагов покрыто березовыми, сосново-бере-зовыми, сосновыми, дубовыми, грабово-дубовы-ми и черноольховыми лесами с примесью клена, вяза, липы и других широколиственных пород.
Примером ландшафтов, в которых лесистость значительно снизилась, являются поймы рек. Так, в середине XIX в. лесистость пойм изменялась от 27.3% (Ствига - приток Припяти) до 56.4% (Ипуть - приток Сожа). На поймах крупных рек лесистость составляла: Сож - 39.9%, Днепр -32.4%, Припять - 31.4%. В начале XXI в. значение лесистости упали - от 0.9% (Ствига) до 37.1% (Ипуть). На пойме Сожа лесистость снизилась в 2.4 раза, Днепра - в 2.5 раза, Припяти - в 1.6 раза,
Березины - в 3 раза.
Характерной для Полесской провинции тенденцией является сокращение площади болот за счет широкомасштабной осушительной мелиорации. Осушение болот на Полесье началось ранее середины XIX в., но наиболее крупные изменения произошли во второй половине XX в. Из таблицы 1 видно, что осушительная мелиорация в той или иной степени затронула все рода полесских ландшафтов.
Удельная площадь болот в середине XIX в. составляла от 1.5% в холмисто-моренно-эрозион-ном ландшафте до 50.6% в озерно-болотном ландшафте. К началу XXI в. площадь болот сократилась в моренно-зандровом ландшафте в 21.2 раза, в водно-ледниковом - в 9.7 раза, в аллювиальном террасированном - в 10.8 раза, в озерно-аллюви-альном - в 43.8 раза, в целом по региону - в 7.4 раза. Осушенные болота в настоящее время замещены преимущественно сельскохозяйственными угодьями.
Сельскохозяйственная освоенность восточной части Полесской провинции в середине XIX в. была крайне неоднородна. Наибольшая распа-ханность (более 50%) была характерна для вторично-моренного и холмисто-моренно-эрозион-ного ландшафтов, на долю которых приходится всего лишь 1.7% территории. В моренно-зандро-вом и водно-ледниковом ландшафтах распахан-ность значительно колебалась. В выделах этих ландшафтов, расположенных в Гомельском уезде, доля пахотных земель составляла 50-60%. В междуречье Припяти и Днепра - менее 20%, на правобережье Припяти - менее 10%. В низменных ландшафтах пойм и надпойменных террас распаханность была низкой по всему региону. В XX в. за счет осушения болот произошло увеличение доля пахотных земель: в моренно-зандро-вом ландшафте - в 1.3 раза, в водно-ледниковом
- в 1.6 раза, в аллювиальном террасированном -в 1.7 раза, в озерно-аллювиальном - в 4.9 раза, в озерно-болотном - в 13.1 раза, в пойменном
- в 1.7 раза. Сократилась распаханность холми-сто-моренно-эрозионного ландшафта (в 2.1 раза). Распаханность вторично-моренного ландшафта осталась примерно на уровне середины XIX в.
Таким образом, за рассматриваемый временной период расширение пахотных угодий произошло за счет осушения болот при сохранении примерно одинакового уровня лесистости.
Специфическое последствие осушения и распашки озерно-болотных, озерно-аллювиальных и аллювиальных террасированных ландшафтов Полесья - активизация пыльных бурь. На восточную часть Полесья приходится 59% всех
14
российский журннл лриклнлной экологии
Таблица 2. Изменение фрагментации лесного покрова полесских ландшафтов (средняя площадь лесного массива, км2)
Род ландшафта Временной срез
середина XIX в. начало XXI в.
Холмисто-моренно-эрозионный 20.8 7.9
Вторично-моренный 17.74 2.8
Моренно-зандровый 235.7 74.9
Водно-ледниковый 128.5 24.7
Аллювиальный террасированный 105.6 34.1
Озерно-аллювиальный 97.3 18.3
Озерно-болотный 43.5 30.2
Пойменный 34.5 5.3
Весь регион 99.2 26.6
пыльных бурь, зафиксированных на территории Беларуси. Наибольшее число бурь наблюдается на метеостанциях, расположенных в окружении ландшафтов указанных родов - Гомель, Лельчи-цы, Василевичи, Житковичи (Чижиков, Камлюк, 1997).
Следствием роста населения, развития промышленности и урбанизации полесских ландшафтов является увеличение доли застроенных и нарушенных земель. В середине XIX в. их удельная площадь составляла десятые доли процента. Исключение - вторично-моренный ландшафт, в пределах которого располагался город Речица. В течение рассматриваемого временного отрезка площадь застройки и нарушенных земель увеличилась в целом по региону в 11.5 раза. В наибольшей степени рост застройки характерен для хол-мисто-моренно-эрозионного (в 20.8 раза), вторично-моренного (в 14.9 раза), озерно-аллювиально-го (в 21 раз), пойменного (в 29 раз) ландшафта.
Несмотря на сравнительно высокую для Европы лесистость полесских ландшафтов для полноты картины следует указать на их значительную антропогенную трансформацию, связанную как с ведение лесного хозяйства (рубки, посадка новых лесных насаждений), так и комплексом антропогенных факторов. Индикатором такой трансформации может служить фрагментация лесного покрова, а наиболее простым показателем для ее оценки - средняя площадь сплошного лесного массива (Гусев, 2015, 2018). Рассмотрим, как изменялась фрагментация лесного покрова в полесских ландшафтах за последние 150 лет (табл. 2).
Видно, что средняя площадь лесного массива сократилась в холмисто-моренно-эрозионном ландшафте - в 2.6 раза, во вторично-моренном -
в 6.3 раза, в моренно-зандровом
- в 3.2 раза, в водно-ледниковом
- в 5.2 раза, в аллювиальном террасированном - в 3.1 раза, в озерно-аллювиальном - в 5.3 раза, в пойменном - в 6.5 раза. В наименьшей степени этот показатель изменился в озерно-бо-лотном ландшафте - в 1.4 раза (табл. 2).
Если рассматривать изменения фрагментации по отдельным выделам родов ландшафтов, то даже в пределах одного рода наблюдаются значительные различия. Так, в выделе моренно-зандрового ландшафта, в пределах которого расположен городе Гомель, средняя площадь лесного массива была небольшой уже в середине XIX в. (9.8 км2), а к началу XXI в. она еще уменьшилась в 4.1 раза (2.39 км2). В выделе данного ландшафта, расположенном на крайнем юге провинции (вблизи границы с Украиной) средняя площадь лесного массива в середине XIX в. составляла 846.1 км2, в начале XXI века - 251.98 км2. То есть фрагментация лесного покрова в значительной степени зависит не от локальных природных условий, а от доступности территории для хозяйственного освоения. Высокая фрагментация лесного покрова в середине XIX века имела место в староосвоенном Гомельском уезде (крайний юго-восточный участок Полесской провинции).
Наиболее серьезно нарушилась целостность лесного покрова в пойменном ландшафте. В середине XIX века средняя площадь лесного массива в поймах крупных рек изменялась от 19.6 км2 (Припять) до 55.1 км2 (Березина). В начале XXI в. фрагментация лесного покрова в пойме Березины увеличилась в 19.5 раз (средняя площадь лесного массива стала 2.83 км2), в пойме Днепра - в 10.4 раза (3.59 км2), в пойме Сожа - в 5.8 раза (6.22 км2). Сильно был фрагментирован лесной покров пойм притоков Припяти: Ствига - в 12.9 раза, Птичь - в 5.8 раза, Уборть - 6.2 раза. Наименьшие изменения произошли в пойме самой Припяти - в 1.8 раза (11.13 км2).
Заключение
Основными закономерностями антропогенных изменений полесских ландшафтов являются:
относительно высокий уровень лесистости региона в целом при значительном росте фрагментации лесного покрова;
значительная трансформация лесов в пойменном и вторично-моренном ландшафтах, выраженная как в низкой лесистости, так и высокой степени фрагментации лесного покрова;
повсеместное сокращение удельной площади болот (в среднем в 7.4 раза, отдельных родах ландшафтов - 10.8-43.8 раза);
расширение пахотных угодий за счет осушения болот: в моренно-зандровом ландшафте - в 1.3 раза, в водно-ледниковом - в 1.6 раза, в аллювиальном террасированном - в 1.7 раза, в озер-но-аллювиальном - в 4.9 раза, в озерно-болотном - в 13.1 раза, в пойменном - в 1.7 раза;
увеличение площади застроенных и нарушенных земель (в целом по региону в 11.5 раза, в холмисто-моренно-эрозионном ландшафте в 20.8 раза, в вторично-моренном - в 14.9 раза, в озер-но-аллювиальном - в 21 раз, в пойменном - в 29 раз;
наибольшие изменения структуры землепользования в течение рассматриваемого отрезка времени произошли в пойменном и озерно-болотном ландшафтах, сельскохозяйственная освоенность которых значительно расширилась.
Список литературы
1. Виноградов Б. В. Основы ландшафтной экологии. М.: ГЕОС, 1998. 418 с.
2. Восточноевропейские леса: история в голоцене и современность. М.: Наука, 2004. Кн. 1. 479 с.
3. Гусев А.П. История землепользования как фактор современного состояния растительного покрова (на примере юго-востока Белоруссии) // Сибирский экологический журнал. 2014. №2. С. 225-230.
4. Гусев А.П. Ландшафтно-экологические исследования динамики землепользования на территории юго-востока Белоруссии // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: География. Геоэкология. 2015. №3. С. 47-51.
5. Гусев А.П. Индикаторы ландшафтно-экологических тенденций (на примере восточной части Белорусского Полесья) // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: География. Геоэкология. 2018. №2. С. 28-33.
6. Гусев А.П., Андрушко С.В. Ландшафтно-экологиче-ский анализ антропогенной динамики геосистем модельного района Волотова (Гомель) // Природные ресурсы. 2010. №1. С. 65-72.
7. Гусев А.П., Андрушко С.В. Антропогенная трансформация геосистем юго-востока Белоруссии в XVIII-XX веках: ландшафтно-экологический анализ // Географический вестник. №3 (22). 2012. С. 15-20.
8. Котлов Ф. В. Антропогенные геологические процессы и явления на территории города. М.: Наука, 1977. 165 с.
9. Марцинкевич Г.И. Ландшафтоведение: учебник. Минск: БГУ, 2007. 206 с.
10. Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах. Новосибирск: Наука, 1978. 318 с.
11. Украинский П.А., Терехин Э.А., Павлюк Я.В. Фрагментация лесов верхней части бассейна реки Ворскла с конца XVIII века // Вестник МГУ Сер. 5. География. 2017. №1. С. 82-91.
12. Чижиков Ю.А., Камлюк Г.Г. Особенности проявления пыльных бурь на территории Беларуси // Лгтасфера. 1997. №6. С. 92-100.
13. Brink A.B., Eva H.D. Monitoring 25 years of land cover change dynamics in Africa: A sample based remote sensing approach // Applied Geography. 2009. V. 29. P. 501-512.
14. Dewan A.M., Yamaguchi Y. Land use and land cover change in Greater Dhaka, Bangladesh: Using remote sensing to promote sustainable urbanization // Applied Geography. 2009. V. 29. P. 390-401.
15. Foster D.R., Motzkin G., Slater B. Land-Use History as Long-Term Broad-Scale Disturbance: Regional Forest Dynamics in Central New England // Ecosystems. 1998. V. 1. № 1. Р. 96-119.
16. Jawarneh R.N., Julian J.P. Development of an accurate fine-resolution land cover timeline,: Little Rock, Arkansas, USA (1857-2006) // Applied Geography. 2012. V. 35. P. 104-113.
17. Li J., Li C., Zhu F., Song C., Wu J.Spatiotemporal pattern of urbanization in Shanghai, China between 1989 and 2005 // Landscape Ecology. 2013. V. 28. P. 1545-1565.
18. Sarmah K., Jha L.K., Tiwari B.K. Spatio-temporal changes in land uses and land cover due to human interference in Meghalaya, India: A case study of Wah Shella microwatershed // Journal of Geography and Regional Planning. 2011. V. 4. P. 338-343.
19. Skalos J., Weber Z., Lipsky I., Trpakovac M., Santruckova L., Uhlirova P., Kukla M. Using old military survey maps and orthophotograph maps to analyse long-term land cover changes e Case study (Czech Republic) // Applied Geography. 2011. V. 31. P. 426-438.
20. Tavares A.O., Pato R.L., Magalhaes M.C. Spatial and temporal land use change and occupation over the last half century in a peri-urban area // Applied Geography. 2012. V. 34. P. 432-444.
21. Vila M., Ibanez I. Plant invasions in the landscape // Landscape Ecology. 2011. V. 26. P. 461-472.
Gusev A.P. Anthropogenic changes in the landscapes of the Polesie province in the XIX-XXI centuries: ecological aspects.
The purpose of the research is the ecological assessment of the land use changes inin the 19th-21st centuries within the eastern part of the Polesie landscape province (Belarus). The article examines the results of analysis and assessment of changes in land use patterns in two time slices (the middle19th century and the early 21st century), analysis of spatial and temporal changes in forests, marshes, arable lands, built-up and disturbed lands; study and assessment of fragmentation of the forest cover. It is established that the maximum transformation of forests is typical for floodplain and secondary moraine landscapes (low forest cover, high fragmentation). During the period under review, the area of marsheswas significantly reduced (by 7.4 times), the area of arable lands increased (by 2 times), built-up and disturbed lands increased (by 11.5 times).
Keywords: landscape; land use; forest cover; fragmentation; Polesie province.
16
российский ЖУРНАЛ приклноной экологии
Информация об авторах
Гусев Андрей Петрович, кандидат геолого-минералогических наук, доцент, декан, Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины, Беларусь, 246019, г. Гомель, ул. Советская, 104, E-mail: andi_gusev@mail.ru.
Information about the authors
Andreii P. Gusev, Ph.D. in Geology, Associate Professor, F. Skorina Gomel State University, 104, Sovetskaya st., Gomel, 246019, Belarus, E-mail: andi_gusev@mail.ru.
