Изменение пространственно-временных свойств наземных экосистем в районах нефтедобычи (на примере Шагирто-Гожанского месторождения) Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 574.42(470.53):622.32

Изменение пространственно-временных свойств наземных экосистем в районах нефтедобычи (на примере Шагирто-Гожанского месторождения) С.А. Кулакова

Пермский государственный университет

Введение. Под идеальной экологической системой понимается система, которая накапливая максимальную биомассу, обладает наибольшей биологической продукцией, обеспечивающей максимальную замкнутость и скорость круговорота вещества [1]. Такая система максимально поглощает энергию солнца, эффективно обменивается влагой и веществом с атмосферой, поддерживая тем самым и стабильность своей среды.

Количественная выраженность соответствующих характеристик зависит от медленно меняющихся или постоянных условий, свойственных для региона: климата, литологии, рельефа. Однако собственные экологические критерии качества во всех случаях остаются постоянными. К ним относятся: максимум биомассы с наибольшей продукцией; замкнутость круговорота; высокий уровень разнообразия.

В соответствии с этими критериями выбраны следующие базовые переменные и принципы их измерения: запас фитомассы (как показатель энергоемкости системы); разнообразие пространственной структуры (показатель сложности и потенциальной стабильности); возраст экосистем.

Методика. Для оценки состояния экосистем Шагирто-Гожанского месторождения (ШГМ) Пермской области определяли следующие параметры: запас фитомассы,

продуктивность, возраст, пространственное разнообразие.

Общий запас фитомассы водосборного бассейна определялся на основе материалов лесной таксации для каждого участка через запас древесины (в м3). Так как запасы фитомассы на безлесных территориях не соизмеримы с запасами в лесах и во всех случаях не превышают одного процента, то для территорий лесной зоны для оценки фитомассы достаточно использования показателей запасов древесины. Для каждого участка производится оценка запасов фитомассы на гектар по следующей формуле:

(экосистемы) = ЕРг* V,

где рг - доля участка от площади экосистемы, VI - средний запас древесины в пределах участка, м3/га.

Оценка продуктивности проводилась на основе среднего бонитета лесной территории участка.

Общая оценка продукции биомассы на участке вычислялась по следующей формуле:

Р(1) = Ер,* Ъ,

где рг - доля участка, Ь - бонитет.

Возраст экосистем определяется по следующей формуле:

В = Е Рг*Т,

где рг - доля участка от площади экосистемы, Т- группа возраста участка.

В качестве экосистем выступают водосборные бассейны [2]. Площадь водосборов определялась по данным лесотаксации, планам лесонасаждений методом автоматического определения площадей с использованием геоинформационных технологий.

Результаты. На территории Шагирто-Гожанского месторождения выделены водосборные бассейны 1, 2, 3, 4-го порядка, из них основными являются реки Шагирт, Тымбай и Гожанка, которые принадлежат к водосборному бассейну р. Буй (рисунок). Водосборные площади этих рек сильно преобразованы. Территория Шагирто-Гожанского месторождения имеет следующую структуру использования земель: пашня, сенокосы

© С.А. Кулакова, 2007

(сеянные луга) - 67, естественные пастбища и гослесфонд - 11, низины, лога, не используемые в сельском хозяйстве - 4, жилой сектор и земли нефтяников - 10 %.

Пальниковый Каменный Ключ

ключ

Черный Ключ

Чак

С В .Шаг АВА ирт

ТЫМБА

Й

ГОЖАН

КА

Годьяр-Шур

Холодный Ключ

ШАГИРТ

БУИ

Пространственно-иерархическая структура основных экосистем на территории Шагирто-Гожанского месторождения и прилегающей территории

Таблица 1

Основные параметры водосбора р. Тымбай______________________

Тип элементарной экосистемы Площадь, га Доля от общей площади водосбора, га Фитомасса, м3/га Продуктив- ность, бонитет Возраст, гр.возр.

Березняк поймовый 0,6 0,000174 0,01043 0,000348 0,000348

Ельник-кисличник 32,7 0,009473 2,049691 0,019034 0,021091

Ельник травяной 27,8 0,008054 1,205189 0,017672 0,01718

Ельник липовый 205,4 0,059506 12,35015 0,118752 0,184197

Липняк снытевой 51 0,014775 3,693789 0,02955 0,02955

Сосняк-кисличник 19,8 0,005736 0,859277 0,005736 0,008315

Ольшаник таволговый 3,5 0,001014 0,1521 0,003042 0,003042

Ельник логовой 6,6 0,001912 0,274354 0,003824 0,003824

Границы 1,6 0,000464 0 0,002318 0,000927

Луг 541,2 0,15679 0 0,783952 0,313581

Сенокос 1 0,00029 0 0,787719 0,315087

Пашня 2551,8 0,739279 0 3,696397 1,478559

Пром. площадка 8,74 0,002532 0 0,01266 0,002532

Экосистема 3451,74 1 20,59498 5,481004 2,378232

Таким образом, значительную долю площади месторождения занимают различные агроэкосистемы. Древесная растительность представлена вторичными лесами,

произрастающими на неудобицах: логах, поймах рек и т.д., т.е. в местах, не используемых в сельском хозяйстве. Вторичные леса составляют темнохвойные экосистемы: ельники липовый, кисличный, травяной, зеленомошный, логовой.

Основные параметры средообразующих водосборов Шагирто-Гожанского

месторождения представлены в табл. 1 - 5.

Таблица 2

Основные параметры водосбора р.Гожанка

Тип элементарной экосистемы Площадь, га Доля от общей площади водосбора, га Фитомасса, м3/га Продуктив- ность, бонитет Возраст, гр.возр.

Ельник травяной 2 0,00124 0,272802 0,00124 0,00248

Сосняк-кисличник 7,6 0,004712 1,113529 0,004712 0,004712

Ельник-кисличник 44,9 0,027838 7,042638 0,037076 0,063489

Ельник липовый 81,35 0,050437 13,76008 0,06848 0,111849

Липняк снытевой 1,4 0,000868 0,173601 0,001736 0,001736

Ельник травяной 11,1 0,006882 1,26853 0,013764 0,0155

Луг 511,71 0,317263 0 1,586314 0,634526

Пашня 819,06 0,50782 0 2,53911 1,01564

Пром. площадка 133,77 0,08294 0 0,41469 0,16588

Экосистема 1612,89 1 23,6312 4,66712 2,01581

Таблица 3

Основные параметры водосбора р. Шагирт ____________________

Тип элементарной экосистемы Площадь, га Доля от общей площади водосбора, га Фитомасса, м3/га Продуктив- ность, бонитет Возраст, гр.возр.

Ельник липовый 1135,24 0,127741 27,52758 0,220151 0,33793

Ельник травяной 237,49 0,026723 5,16879 0,04764 0,057114

Сосняк-кисличник 14,8 0,001665 0,310564 0,002025 0,001789

Сосняк травяной 44 0,004951 1,259133 0,004951 0,013728

Ельник- долгомошник 326,8 0,036773 7,667769 0,054877 0,081894

Ольшаник таволговый 52 0,005851 0,906936 0,017554 0,021829

Ельник- зеленомошник 3,1 0,000349 0,101158 0,000349 0,000698

Липняк снытевой 70,6 0,007944 2,404054 0,016237 0,016586

Сосняк- зеленомошник 5,8 0,000653 0,065938 0,000653 0,000653

ЛЭП 9,2 0,001035 0 0,005176 0,001035

Границы 3,8 0,000429 0 0 0

Луг 1973,3 0,222042 0 1,110208 0,444083

Пашня 4824,49 0,542866 0 2,714331 1,085732

Пром. площадка 186,45 0,02098 0 0,1049 0,02098

Экосистема 8887,07 1,00000 45,41192 4,299052 2,084052

Таблица 4

Основные параметры водосбора р. Шуган _____________________

Тип элементарной экосистемы Площадь, га Доля от общей площади водосбора, га Фитомасса, м3/га Продуктив- ность, бонитет Возраст, гр.возр.

Ельник липовый 146,200 0,215819 41,94739 0,555638 0,503971

Ельник-кисличник 56,500 0,083405 15,21951 0,166809 0,257595

Ельник травяной 22,000 0,032476 5,520947 0,097428 0,129905

Луг 117,980 0,174161 0 0,870804 0,348322

Пашня 334,740 0,49414 0 2,470698 0,988279

Пром.площадка 0,000 0 0 0 0

Экосистема 677,420 1,000 62,688 4,161 2,228

В Куединском районе не менее 50% всей площади приходится на земли с нарушенным естественным покровом, который представлен сорно-рудеральной растительностью, распрастраненной на полях и огородах, в населенных пунктах, на пустырях, свалках, по обочинам дорог.

Нефтепромысловые объекты Шагирто-Гожанского месторождения расположены на землях, использованных ранее в сельском хозяйстве, поэтому биотические компоненты (почвы, растительность, животный мир) данной территории существенным образом преобразованы.

Таблица 5

____________________ Основные параметры ^ водосбора р. В.Шагирт ____________________

Тип элементарной экосистемы Площадь, га Доля от Б Фитомасса, м3/га Продуктив ность, бонитет Возраст, гр.возр.

Ельник-кисличник 124,000 0,157717 31,34746 0,317468 0,471369

Сосняк-кисличник 14,600 0,01857 3,832261 0,01857 0,01857

Ельник липовый 47,800 0,060797 12,39093 0,121594 0,177431

Луг 121,920 0,155071 0 0,775355 0,310142

Пашня 477,900 0,607845 0 3,039226 1,21569

Пром. площадка 0,000 0 0 0 0

Экосистема 786,22 1 47,57065 4,272214 2,193203

Из представленных в табл. 1 - 5 данных видно, что экосистемы на территории месторождения сильно преобразованы, пашни составляют основную долю от площади рассматриваемых водосборов. Наибольшую площадь пашни занимают в водосборе р. Тымбай (74 %), наименьшую - р. Чак (47 %). Возраст экосистем (2,01 - 2,37) соответствует фазе развития - жердняка, в этот период вырастает максимальное количество мелких и средних ветвей. В этой фазе у светлолюбивых пород наблюдается кульминация прироста по высоте, интенсивное самоизреживание деревцов. По рассмотренным показателям менее преобразованным является водосборный бассейн р. Чак, о чем свидетельствуют показатели фитомассы и продуктивности.

Таблица 6

Динамика изменения экосистем р. Шагирт _______________________

Стадия Фитомасса, м3/га Продуктивность, бонитет Возраст, гр.возр. Гетеротрофная емкость, бонитет

До сельскохозяйственного освоения 219,488 2,004 2,347 3,25

Стадия Фитомасса, м3/га Продуктивность, бонитет Возраст, гр.возр. Гетеротрофная емкость, бонитет

После сельскохозяйственного освоенния экосистемы 50,463 0,000 0,000 4,00

После нефтепромыслового освоения 50,463 4,361 2,119 4,00

Динамика изменения экосистем р. Г Таблица 7 "ожанка

Стадия Фитомасса, м3/га Продуктивность, бонитет Возраст, гр.возр. Гетеротрофная емкость, бонитет

До сельскохозяйственного освоения 210,097 1,929 2,314 3,10

После сельскохозяйственного освоенния экосистемы 23,631 4,667 2,016 4,15

После нефтепромыслового освоения 23,631 4,667 1,933 0,00

Динамика изменения экосистем р. Таблица 8 ^ымбай

Стадия Фитомасса, м3/га Продуктивность, бонитет Возраст, гр.возр. Гетеротрофная емкость, бонитет

До сельскохозяйственного освоения 203,923 1,954 2,452 3,35

После сельскохозяйственного освоенния экосистемы 20,599 4,695 2,066 4,20

После нефтепромыслового освоения 20,595 4,695 2,064 4,20

Нефтепромысловые объекты расположены в водосборных бассейнах р.Чак (0,06%) р.Шагирт (2%), р.Тымбай (2,5%), р.Гожанка (8,29%). Предполагается, что наибольшая

нагрузка приходится на экосистемы водосборного бассейна р.Гожанка.

Таблица 9

___________________________Динамика изменения экосистем р. Чак __________________________

Стадия Фитомасса, м3/га Продуктивность, бонитет Возраст, гр.возр. Гетеротрофная емкость, бонитет

До сельскохозяйственного освоения 181,065 2,037 2,110 3,40

После сельскохозяйственного освоенния экосистемы 73,412 3,877 2,077 3,95

Стадия Фитомасса, м3/га Продуктивность, бонитет Возраст, гр.возр. гетеротрофная емкость, бонитет

После нефтепромыслового освоения 73,412 3,877 2,076 3,95

Обсуждение. Для выявления техногенных изменений экосистем на территории Шагирто-Гожанского месторождения под влиянием нефтепромысла проанализированы современные параметры водосборных бассейнов (фитомасса, продуктивность, возраст экосистем, гетеротрофная емкость) и сопоставлены с параметрами водосборных бассейнов до нефтепромысла и до сельскохозяйственного освоения (табл. 6 - 11), а также исследовано качество круговорота веществ наземных экосистем.

Таблица 10

Динамика изменения экосистем р. Ш уган

Стадия Фитомасса, м3/га Продуктивность, бонитет Возраст, гр.возр. Гетеротрофная емкость, бонитет

До сельскохозяйственного освоения 192,291 2,234 2,887 3,20

После сельскохозяйственного освоенния экосистемы 62,688 4,161 2,228 3,90

После нефтепромыслового освоения 62,688 4,161 2,228 3,90

Динамика изменения экосистем р. Верхний Шагирт Таблица 11

Стадия освоения Фитомасса, м3/га Продуктивность, бонитет Возраст, гр.возр. Гетеротрофная емкость, бонитет

До сельскохозяйственного освоения 186,139 1,852 2,693 3,25

После сельскохозяйственного освоенния экосистемы 47,571 4,272 2,193 4,00

После нефтепромыслового освоения 47,571 4,272 2,193 4,00

Анализ показал, что серьезное преобразование всех экосистем произошло на стадии сельскохозяйственного освоения (существенно снизились фитомасса и возраст экосистем, увеличились продуктивность и гетеротрофная емкость). Поскольку нефтепромысловые объекты расположены на сельскохозяйственно преобразованных территориях (различных агроценозах), то нефтепромысловое освоение не привело к отрицательным качественным изменениям основных параметров экосистем. В водосборном бассейне р. Гожанка, где площадь нефтепромысловых объектов составляет наибольшую долю рассматриваемых водосборов, нефтепромысловое освоение способствовало еще большему омоложению экосистем и увеличению гетеротрофной емкости.

Заключение. Таким образом, размещение нефтепромысловых объектов на сельскохозяйственно освоенных территориях не привело к дальнейшей деградации экосистем, поскольку основные параметры водосборов (фитомасса, продуктивность, группа возраста, гетеротрофная емкость) остались на прежнем уровне.

Библиографический список

1. Одум Ю. Экологи / Ю. Одум. М.: Мир, 1986. 328 с.

2. Пузаченко Ю.Г. Методологические основы географического прогноза и охраны среды / Ю.Г. Пузаченко. М.: Изд-во УРАО, 1998. 212 с.