CC BY
29Геоботаническое картографирование 2018 С. 107-119.
Vegetation mapping 2018 P. 107-119.
ВН. ТЮРИН
ОПЫТ СОСТАВЛЕНИЯ КАРТЫ НАРУШЕННОСТИ ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА (ОКРЕСТНОСТИ Г. ПОКАЧИ, ЗАПАДНАЯ СИБИРЬ)
V.N. Tyurin. The experience in mapping the disturbance of soil-vegetation cover (in the vicinity of the Pokachi town, West Siberia)
Сургутский государственный университет, кафедра экологии 628408, Сургут, ул. Энергетиков, 22; tyurin_vn@mail.ru
В рамках выполнения работ по обоснованию мероприятий для защиты археологических и иных культурных объектов при интенсивном освоении нефтяного месторождения и возрастающей рекреационной нагрузке был изучен почвенно-растительный покров ключевого участка в окрестностях г. Покачи (Ханты-Мансийский автономный округ - Югра). Составлены карты растительного покрова и трансформации биогеоценозов. Конечной целью комплексных работ явилось создание достопримечательного места (ДМ) «Нёх-Урий».
Ключевые слова: биогеоценоз, техногенные объекты, космические снимки, картирование, нарушенность, трансформация.
Key words: biogeocoenosis, man-made objects, space images, mapping, disturbance, transformation.
Общая характеристика территории
Ключевой участок расположен в подзоне средней тайги Западно-Сибирской равнины (рис. 1). В соответствии с геоботаническим районированием Тюменской области, территория входит в Тромъеганский геоботанический округ грядово-озерковых и грядово-мочажинных болот и приречных сосновых лишайниковых и зеленомош-ных лесов (Атлас..., 1971).
Климат территории - континентальный, с холодной продолжительной зимой и теплым коротким летом. По данным ближайшей к обследованному участку Сургутской метеостанции, среднемноголетняя годовая температура воздуха 3.1°, средняя температура воздуха самого холодного месяца (января) - -22.0°, самого жаркого (июля) -16.9°. Абсолютный минимум температуры (-55°) приходится на декабрь, абсолютный максимум (34°) - на июль. Территория характеризуется избыточным увлажнением. Годовое количество осадков в Сургуте составляет 676 мм (СНиП 23-01-99, 2003). Основное их количество выпадает в теплый период, 70% осадков расходуется на испарение, остальная часть идет на поверхностный и подземный сток и создает избыток влаги. Снежный покров держится 201 день, средняя его высота 46 см, максимум приходится на конец марта (Справочник., 1968).
Основная часть территории находится в пойме р. Аган (правобережная часть)1. Характерным для нее является интенсивное заболачивание поверхности, с отложением, в основном, торфов переходного типа. Заболачиванию способствует плоский рельеф и снижение объемов стока р. Аган в голоцене, приведшее к ослаблению эрозионной деятельности и затоплению лишь незначительной части речной долины.
1 В данной работе пойма понимается широко, в соответствии с представлениями С.В. Васильева и Ю.В. Титова (1998), как пойменная терраса «... - днище речной долины, выработанное паводками в последний этап ее развития и отграниченное уступами к надпойменным террасам». Незатапливаемые поверхности пойменной террасы далее называются старой поймой. Это словосочетание давно вошло в научный обиход и активно используется геоботаниками (Кукуричкин, Бабюк, 2012). По нашим данным, в пределах исследованного участка регулярно заливается около 25% пойменной террасы.
На повышенных участках преобладают отложения легкого механического состава, в основном это -пески и супеси, обусловливающие произрастание сосновых лесов. Зона современного меандрирова-ния находится в довольно узкой полосе, обычно не превышающей 2.5 км. Здесь присутствуют новейшие аллювиальные отложения голоцена, на которых развивается типичная пойменная растительность, состоящая из смешанных лесов с напочвенным покровом из разнотравья, злаков и кустарничков.
Северная часть территории расположена на надпойменной террасе (Государственная..., 1985), сложенной верхнеплейстоценовыми, преимущественно песчаными, отложениями. С удалением на север от бровки террасы они перекрываются торфяными отложениями голоценового возраста. Состав геологических фаций обусловливает развитие здесь, в основном, олиготрофной растительности.
Определяющее значение в формировании растительного покрова имеет избыточное увлажнение в условиях гумидного климата, а также бедность почв, вызванная преобладанием кварцевых песков. В целом растительность представляет собой сочетание сосновых лесов (лишайниковой, зеленомошной и сфагновой групп ассоциаций) и сфагновых болот.
Увеличение разнообразия биогеоценозов отмечено на регулярно заливаемых участках современной поймы р. Аган. От берега вглубь поймы наблюдается закономерная смена растительных сообществ и почв. Низкие участки свежего аллювия лишены растительного покрова. С удалением от берега появляются разреженные группировки из злаков (Calamagrostis epigeios, Agrostis stolonifera, Alopecurus aequalis, Arctophila fulva) и разнотравья. Прирусловые валы заняты ивняками из Salix viminalis и S. dasyclados на аллювиальных слоистых почвах. К центру они сменяются березняками (Betula pubescens) разнотравно-злаковыми (Calamagrostis purpurea s. l., Poa pratensis, Hieracium umbellatum) и мелкотравными (Maianthemum bifolium, Trientalis europaea, Rubus arcticus, Pyrola minor) на аллювиальных дерновых почвах. В центральных участках современной поймы формируются мелколиственно-хвойные леса из кедра (Pinus sibirica), ели (Picea obovata), сосны (Pinus sylvestris), березы (Betula pubescens) и осины (Populus tremula) разнотравно-злаковые и мелкотравные, с подлеском из Sorbus sibirica, Padus avium, Lonicera caerulea s. l., Rosa acicularis. Под лесами развиты аллювиальные оподзоленные почвы. На плоских поверхностях центральной части современной поймы формируются мелколиственные (Betulapubescens, Populus tremula) злаковые (Calamagrostis purpurea s. l.) леса на аллювиальных луговых почвах. В понижениях современной поймы локально отмечены болотистые луга и низинные болота, преимущественно, из вейника (Calamagrostis purpurea s. l.), сабельника (Comarum palustre) и осок (Carex aquatilis и др.) на аллювиальных лугово-болотных и болотных почвах.
В старой пойме р. Аган также преобладают леса, занимающие 57% ее территории. В более благоприятныхусловиях развиваютсясосняки с кедром икедровым подростом кустарничково-зеленомошные на подзолистых почвах. В их травяно-кустарничковом ярусе преобладают таежные кустарнички (Vaccinium vitis-idaea, V. myrtillus, Linnaea borealis). В мохово-лишайниковом ярусе доминируют зеленые мхи (Pleurozium schreberi, Hylocomium splendens, Dicranum polysetum). Наиболее древние и высокие участки занимают сосняки кустарничково-лишайниковые на песчаных подзолах. К более влажным местообитаниям с близким залеганием грунтовых вод приурочены сосняки багульниковые на подзолах иллювиально-гумусовых. В травяно-кустарничковом ярусе преобладают таежные (Vaccinium vitis-idaea, V. myrtillus) и болотные (Ledum palustre, Vaccinium uliginosum, Empetrum nigrum) кустарнички, с примесью мелкотравья (Trientalis europaea, Maianthemum bifolium) и осоки шаровидной (Carex globularis). Мохово-лишайниковый ярус неоднороден, в нем могут
присутствовать таежные зеленые мхи (Pleurozium schreberi, Dicranum polysetum), также кукушкин лен (Polytrichum commune), представители рода Sphagnum, лишайники (преимущественно, из рода Cladonia). Сосняки кустарничково-сфагновые на болотно-подзолистых почвах приурочены к наиболее увлажненным местообитаниям и являются переходным вариантом от лесных к болотным биогеоценозам. В тра-вяно-кустарничковом ярусе преобладают болотные кустарнички (Ledum palustre, Chamaedaphne calyculata, Andromeda polifolia, Oxycoccus microcarpus, Vaccinium uliginosum, Empetrum nigrum).
Нелесные участки старой поймы р. Аган, в основном, заняты мезоолиготроф-ными травяно-кустарничково-сфагновыми болотами. Для них типичны болотные кустарнички (Andromeda polifolia, Oxycoccus palustris), осоки (Carex limosa, C. pauciflora, C. rostrata и др.), пушицы (Eriophorum russeolum, E. polystachion), шейх-церия (Scheuchzeriapalustris), вахта (Menyanthes trifoliata), хвощ (Equisetum fluviatile). Моховой покров состоит из сфагновых мхов. Указанные сообщества развиваются на болотных торфяных почвах и встречаются от террасы до участков современной поймы. У подножья террасы отмечено также комплексное грядово-мочажинные болото с олиготрофной растительностью. В отдельных местах (по протокам и зарастающим старицам) встречаются мезоевтрофные травяные и кустарниковые болота.
В пределах террасы, занимающей в границах ДМ 8.5 км2 (14% от его площади), абсолютно преобладают лишайниковые леса на песчаных подзолах и производные сообщества на их месте. Нижний ярус состоит, преимущественно, из лишайников рода Cladonia (C. stellaris, C. rangiferina, C. arbuscula). В неизменном состоянии сохранилось лишь 13% лесов указанной группы. На 30% территории лишайниковый покров выгорел и находится на различных этапах восстановления, на остальной территории леса вырублены. Восстановление растительного покрова в олиготрофных условиях, в том числе лишайников, происходит очень медленно, в течение 60-90 лет (Растительность..., 2002). Напочвенный покров также подвергается интенсивной рекреационной нагрузке при слабой устойчивости лишайников к вытаптыванию. Лесные биогеоценозы на значительных площадях оказались полностью разрушены из-за прокладки коммуникаций, строительства дорог и площадных объектов (карьеров, промплощадок).
Материалы и методика составления карт
В основу карт положена космическая съемка QuickBird сверхвысокого (субметрового) разрешения от 5.09.2006. Съемка позволяет составлять карты до масштаба 1 : 5 000 включительно. На снимках легко читается микротекстура, позволяющая оценить лесной покров, его состояние, определить тип болот (в частности, по прямым признакам выделить сосновые кустарничково-сфагновые, кустарничково-сфагновые, травяно-сфагновые, комплексные болота). Дополнительно была использована космосъемка Landsat-5 от 2007 г., позволяющая составлять карты до масштаба 1 : 100 000. В программе ERDAS было получено синтезированное изображение в диапазонах 5/4/3 (средний инфракрасный (ИК)/ближний ИК/красный). Использование снимков Landsat в ИК диапазоне, несмотря на низкое разрешение (30 м), позволяет получить дополнительную информацию о структуре растительного покрова и его состоянии. Цветопередача позволяет отделять лиственные леса от хвойных, луга и низинные болота от верховых болот. На снимках отделяются друг от друга участки с пораженной при механическом нарушении, загрязнении и воздействии пирогенного фактора растительностью.
В работе использованы топографические карты для выделения геоморфологических элементов и соотнесения биогеоценозов с рельефом, также для обозначения названий водных и иных объектов. Кроме топографических карт были привлечены материалы лесоустройства, которые позволяют с большой достоверностью обозначить распространение лесных эдификаторов. Вместе с тем, соотнесение типов леса с данными, полученными в поле, отразило определенные несоответствия, поэтому подобная информация была использована лишь частично.
С целью повышения достоверности составляемых карт в 2012 г. проведены полевые исследования. Они, в частности, включали прокладку двух основных геоботанических профилей перпендикулярно долине р. Аган протяженностью 4.5 км (западный профиль) и 7.1 км (восточный профиль), а также двух дополнительных профилей
в центральной части исследуемой территории (2.0 км и 1.7 км). Общая протяженность профилей составила 15.3 км. На профилях и в маршрутах смена растительных сообществ фиксировалась с помощью GPS-навигатора. Также с использованием навигатора были пройдены другие участки. Во всех случаях треки записывались для последующего их анализа с соотнесением данных на картах и космоснимках. На профилях выполнялись экспресс-описания сообществ.
Дополнительно на трех участках из 12 пунктов были отобраны пробы почв на хлорид-ионы и нефтеуглеводороды для определения характера загрязнения почв при разливе нефти и подтоварных высокоминерализованных вод.
При выполнении картографических работ в программе MapInfo был создан единый тематический слой (table). В нем проведена ручная векторизация в границах ДМ на площади 61 км2. При картировании производилась детализация масштаба (для техногенных объектов). Тематическое оформление карты велось с использованием стандартной функции MapInfo, с запросом на тематическую колонку, отражающую тип и состояние биогеоценоза. Расчеты площадей и анализ территориальной структуры растительных сообществ выполнены в программах MapInfo и MS Excel.
Составление карты растительного покрова и легенды к ней
По результатам полевых исследований и дешифрирования снимков в общей сложности выделено 17 типов растительных сообществ и комплексов. Основное их разнообразие (15 типов) сосредоточено в пойме р. Аган. На террасе выделено лишь два типа сообществ лесов лишайниковой группы.
Типы растительных сообществ на карте (рис. 2а) и в легенде (рис. 2б) отображены номерами. Выделы без номеров соответствуют различным типам нарушений (цветовое обозначение см. табл., рис. 3).
Легенда к карте растительного покрова
ПРИБРЕЖНЫЕ ТРАВЯНЫЕ И ПОЙМЕННО-ЛУГОВЫЕ СООБЩЕСТВА
1. Разреженные травяные (Calamagrostis epigeios, Agrostis stolonifera, Alopecurus ae-qualis, Arctophila fulva, Eleocharis palustris, Carex acuta, Juncusfiliformis, Hieracium umbel-latum) сообщества прибрежных отмелей.
2. Луга пойменные разнотравно-злаковые (Calamagrostis purpurea s. l., Chamaenerion angustifolium, Sanguisorba officmalis, Veronica longifolia, Galium boreale, Comarumpalustre).
ЛЕСА ПОЙМЫ р.АГАН
3. Ивняки (Salix viminalis, S. dasyclados) в сочетании с березняками (Betula pubescens) разнотравно-злаковыми (Calamagrostispurpurea s. l., Poapratensis, Hieracium umbellatum) и мелкотравными (Maianthemum bifolium, Trientalis europaea, Rubus arcticus, Pyrola minor) на прирусловых гривах р. Аган.
4. Леса мелколиственно-хвойные прирусловой зоны (Pinus sibirica, P. sylvestris, Picea obovata, Betula pubescens, Populus tremula) с подлеском из Sorbus sibirica, Padus avium, Lonicera caerulea s. l., Rosa acicularis мелкотравные (Maianthemum bifolium, Trientalis euro-paea, Gymnocarpium dryopteris) с кустарничками (Vaccinium vitis-idaea, Linnaea borealis) и мхами (Pleurozium schreberi, Hylocomium splendens, Polytrichum commune).
5. Леса мелколиственные (Betula pubescens, Populus tremula) злаковые (Calamagrostis purpurea s. l.), с участием разнотравья и осок (Comarum palustre, Rubus arcticus, Carex lasiocarpa, C. cinerea) пониженных участков центральной части современной и старой поймы.
6. Сосняки (Pinus sylvestris) с кедром (Pinus sibirica) кустарничково-зеленомошные (Vaccinium vitis-idaea, V. myrtillus, Linnaea borealis, Ledum palustre, Pleurozium schreberi, Hylocomium splendens, Dicranum polysetum) плоских дренируемых участков старой поймы.
8. Сосняки (Pinus sylvestris) кустарничково-лишайниковые (Vaccinium vitis-idaea, Le-dum palustre, Cladonia stellaris, C. arbuscula, C. rangiferina) дренируемых участков старой поймы.
10. Сосняки (Pinus sylvestris) кустарничково-моховые (багульниковые) (Ledum palustre, Vaccinium uliginosum, V. vitis-idaea, V. myrtillus, Empetrum nigrum, Carex globularis, Pleu-rozium schreberi, Dicranum polysetum, Polytrichum commune, Sphagnum sp.) заболоченные.
11. Сосняки (Pinus sylvestris) кустарничково-сфагновые (Ledum palustre, Chamaedaph-ne calyculata, Oxycoccus microcarpus, Vaccinium uliginosum, Andromeda polifolia, Empetrum nigrum, Sphagnum fuscum) заболоченные.
Рис. 2а. Карта растительного покрова.
1 - речные отмели с разреженной растительностью
2 - луга пойменные разнотравно-злаковые
3 - ивняки прирусловые
4 - леса березово-хвойные мелкотравные
5 - леса березовые разнотравно-злаковые
6 - леса сосновые кустарничково-зеленомошные
7 - леса сосновые кустарничково-зеленомошные склонов террасы
8 - леса сосновые кустарничково-лишайниковые
9 - леса сосновые лишайниковые надпойменной террасы
10 - леса сосновые кустарничково-моховые (багульниковые)
11 - леса сосновые кустарничково-сфагновые
12 - болота верховые сосновые кустарничково-сфагновые
13 - болота верховые грядово-мочажинные
14 - болота верховые кустарничково-осоково-сфагновые
15 - болота переходные осоково-сфагновые
16 - болота низинные сабельниково-осоковые
17 - болота низинные ивовые травяные водные объекты Ап - подтопления Ан - загрязнения нефтяные Ас - загрязнения солевые
А - механические нарушения в коридорах коммуникаций А+ - насыпи А- - выемки (карьеры) Аг - карьеры,заполненные водой граница поймы и террасы
Рис. 26. Условные обозначения к карте растительного покрова.
ЛЕСА НАДПОЙМЕННОЙ ТЕРРАСЫ 7. Сосняки с кедром (Pinus sylvestris, P. sibirica) кустарничково-зеленомошные (Vaccinium vitis-idaea, V. myrtillus, Pleurozium schreberi) в сочетании с березово-кедровыми (Pinus sibirica, Betulapubescens) вейниковыми (Calamagrostispurpurea s. l.) и травяно-бо-лотными лесами склонов и логообразных понижений террасы.
9. Сосняки (Pinus sylvestris) лишайниковые (Cladonia stellaris, C. arbuscula, C. rangife-rina).
БОЛОТА ПОЙМЫ р. АГАН
12. Болота верховые сосновые (Pinus sylvestris) кустарничково-сфагновые («рямы»)
(Ledum palustre, Chamaedaphne calyculata, Oxycoccus microcarpus, Vaccinium uliginosum, Andromeda polifolia, Sphagnum fuscum).
13. Болота верховые грядово-мочажинные (Pinus sylvestris, Betula nana, Chamaedaph-ne calyculata, Ledum palustre, Oxycoccus microcarpus, Andromeda polifolia, Sphagnum fus-cum на грядах, Eriophorum russeolum, Carex limosa, Scheuchzeria palustris, Sphagnum sp. в мочажинах).
14. Болота верховые кустарничково-осоково-сфагновые (Andromeda polifolia, Oxycoccus palustris, Carex limosa, C. pauciflora, Eriophorum russeolum, Scheuchzeria palustris, Me-nyanthes trifoliata, Sphagnum sp.).
15. Болота переходные осоково-сфагновые (Andromeda polifolia, Oxycoccus palustris, Carex limosa, C. magellanica, C. rostrata, C. lasiocarpa, Scheuchzeria palustris, Eriophorum russeolum, E. polystachion, Menyanthes trifoliata, Equisetum fluviatile, Sphagnum sp.).
16. Болота низинные сабельниково-осоковые (Carex rostrata, C. aquatilis, C. lasiocarpa, Eriophorum polystachion, Comarum palustre, Equisetumfluviatile, Calamagrostis purpurea s. l.).
wm
'ША
17. Болота низинные березово-ивовые травяные (Betula pubescens, Salix lapponum, S. myrtilloides, Oxycoccus palustris, Carex aquatilis, C. rostrata, C. lasiocarpa, C. chordorrhi-za, Eriophorum polystachion, Comarum palustre, Menyanthes trifoliata, Equisetum fluviatile).
Методический подход к оценке трансформации (нарушенности) биогеоценозов
Соседство обследованного участка с крупным населенным пунктом (г. Покачи) и присутствие объектов нефтепромысла обусловливают интенсивное воздействие на природную среду. Территория с севера зажата между городом и промзоной, и через нее на юг, к р. Аган, проходят межпромысловые дороги. Вместе с тем это воздействие неравномерное. Значительно преобразована терраса, на которой удобно строить пром-объекты, а также добывать песок. Кроме того, суходольные леса интенсивно вырубались и горели. Наконец, сказывается рекреационное воздействие, приводящее к разрушению лишайникового покрова, и усиление пирогенного фактора. Для поймы воздействие менее выражено и связано, в основном, с созданием насыпей под дороги и промплощадки. Кроме этого, вдоль дорог отмечены участки локальных подтоплений. Также только в пойме обнаружены места загрязнения нефтью и подтоварными высокоминерализованными водами.
Открытый доступ в настоящее время к данным дистанционного зондирования (включая снимки высокого изображения, а также многозональные ресурсные снимки) дает большие возможности в тематической картографии. Вместе с тем остается проблема интерпретации состояния биогеоценозов с использованием этих данных. Анализ методических рекомендаций, предлагаемых ландшафтоведами и геоботаниками, показал, что они далеки от совершенства, хотя в них много оригинальных идей и предложений. Чаще всего оценка отражает вид воздействия или тип нарушения и в меньшей степени - характер преобразований растительности (Королюк, 1992).
Вопросы оценки состояния и преобразования растительного покрова северных районов России рассмотрены в работе О.А. Дружининой и Е.Г. Мяло (1990). Балльная шкала изменения растительности в зоне нефтегазопромыслов рекомендована тюменскими (Природопользование..., 1996) и томскими (Надоховская, Шепелева, 2000) исследователями. Также обращает на себя внимание подход С.В. Васильева (1998), уделившего особое внимание характеру восстановления растительных сообществ после снятия нагрузки.
Один из наиболее удачных подходов в оценке нарушенности биогеоценозов предложен специалистами Ботанического института им. В.Л. Комарова РАН (Антропогенная..., 1995), который основан на качественных признаках изменения растительного покрова. Этот подход оказался наиболее близким к нашим представлениям об определении степени трансформации биогеоценозов (Тюрин, 2010). В соответствии с последними, в данной статье предлагается 5-балльная шкала антропогенной трансформации (нарушенности) с учетом качественных критериев изменения экосистем:
A1 - минимальная трансформация: появление видов-индикаторов нарушения (ан-тропофильных растений) при сохранении целостности всех ярусов и структуры почв;
A2 - слабая трансформация: разрушение отдельных ярусов растительного покрова при сохранении основного яруса, разрушение подстилки;
A3 - умеренная трансформация: гибель сообщества, частичное повреждение верхних горизонтов почв, сохранение экологических режимов (полное восстановление биогеоценоза возможно в течение нескольких десятилетий);
A4 - сильная трансформация: гибель сообщества, разрушение почвенного покрова, нарушение экологических режимов, приводящих к необратимым последствиям (восстановление биогеоценоза затруднено);
A5 - катастрофическая (полная) трансформация: полное разрушение биогеоценоза, преобразование рельефа.
Минимальная, слабая и умеренная степени трансформации отражают, главным образом, изменение растительности как наиболее подвижного компонента биогеоценозов. Умеренная и сильная - приводят к существенному повреждению и разрушению консервативного компонента экосистемы - почвенного покрова. Наконец, катастрофическая трансформация характеризует изменение рельефа, затрагивая инвариантный компонент природных комплексов.
Автором шкала трансформации была применена к механическому нарушению и пирогенному фактору. На сильно заболоченных территориях актуальным становится подтопление вблизи коммуникаций. Специфическое воздействие для нефтяных месторождений проявляется в загрязнении территории нефтью и подтоварными высокоминерализованными водами. Его сложно интерпретировать на снимках из-за динамичности и неравномерности распределения загрязнителей в пространстве. Тем не менее, весьма актуальна необходимость отражения подобного рода негативных проявлений, и в связи с этим требуется дальнейшее совершенствование методики.
С учетом загрязнений и подтоплений для обследуемой территории в общей сложности было выделено 10 видов трансформации биогеоценозов (табл.). Степень их преобразования зависит от вида воздействия, а также от его интенсивности. При одних видах воздействия (рекреация) изменение может быть минимальным или слабым. Наоборот, при создании насыпных площадок и карьеров, отсыпке дорожных покрытий нарушение становится однозначно необратимым и отнесено к катастрофической трансформации.
Из всех видов проявления антропогенных факторов наибольший размах изменений связан с механическим воздействием: можно наблюдать как слабые изменения (при рекреации), так и катастрофические преобразования (создание карьеров и насыпей).
При низовых пожарах чаще уничтожается напочвенный покров (слабая трансформация). Однако нередки также случаи гибели древостоя, при этом структура почв и экотопические условия сохраняются, обусловливая восстановление растительных сообществ до исходного состояния (умеренная трансформация).
Определенной спецификой проявления воздействий обладают подтопления, при которых накапливаются постепенные изменения, приводящие, в конечном счете, к существенному изменению структуры растительного покрова (Новиков, Романова, Усова, 1981; Полкошникова, 1981) и необратимым последствиям (сильная трансформация). Подтопления на снимках читаются по низкому альбедо поверхности вследствие обводнения участков и сухостою (погибшим деревьям). Проблема выделения подтоплений связана также с размытостью границы подтопленного участка: с удалением от объекта воздействия (коммуникации) интенсивность проявления негативного фактора постепенно падает, обусловливая чаще плавный переход к ненарушенной территории; границу подтопленного участка в таком случае выделить весьма проблематично.
Большую проблему вызывает оценка загрязнения территории. При всей ее актуальности до сих пор не найдены пути решения однозначной территориальной интерпретации вследствие неравномерного растекания загрязнителя по поверхности и из-за других особенностей. Кроме того, часто наблюдается смешанное загрязнение при разливе водонефтяной жидкости вследствие порыва нефтесборных трубопроводов. Опыт дешифрирования нефтяных и солевых загрязнений отразил необходимость их оценки по растительности (Дмитриева, Ильин, Тюрин, 2011; Тюрин, 2017). В большинстве случаев загрязнение вызывает гибель растительного покрова и преобразование на длительный срок экологических условий (сильная трансформация), хотя по периферии воздействие ослабевает вследствие снижения концентраций загрязнителей. Вопрос об интенсивности изменения растительности и ее связи со степенью загрязнения пока не решен в полной мере, хотя работы в этом направлении ведутся (Чижов, Захаров, Гаркунов, 1998; Лапшина, Блойтен, 1999; Аветов, Шишконакова, 2010; Тюрин, Кукуричкин, 2011 и др.).
В большинстве случаев воздействие обусловливает изменение состояния биогеоценозов в короткий промежуток времени. Это касается пирогенного фактора, загрязнения и механического вмешательства. Исключение составляет рекреационное воздействие и изменение гидрологического режима при строительстве коммуникаций.
Каждый вид воздействия имеет определенные признаки проявления, которые в большинстве случаев легко распознаются на снимках. Воздействие может приводить к снижению альбедо (подтопления, гари, механические нарушения и загрязнения на болотах), или, наоборот, к его повышению (вырубки, механические нарушения на суходолах). В определенных ситуациях может происходить многократное изменение альбедо. Так, при солевом загрязнении на болотах, на фоне бурного развития злаковой растительности накапливающаяся ветошь весной обусловливает повышение альбедо,
а к лету из-за ее разрушения отражательная способность поверхности заметно падает и становится ниже таковой для естественной растительности. В ряде случаев меняется текстура, например, при подтоплении на снимках исчезает микротекстура из-за гибели древостоя.
Отображение трансформации почвенно-растительного покрова на карте
При картографическом отображении нарушенности почвенно-растительного покрова можно идти двумя путями. Первый из них заключается в обозначении участков нарушения на карте природных комплексов (ландшафтной, геоботанической). Однако такой подход приводит к информационной перегрузке из-за необходимости одновременно отображать типы растительных сообществ и почв и степень их трансформации. Второй подход связан с составлением карты нарушенности (трансформации биогеоценозов) без типологического представления природных комплексов. При определенных преимуществах данного подхода теряется представление о структуре почвенно-растительного покрова.
В данной статье предлагается промежуточный вариант представления карты нарушенности с обозначением трансформации природных комплексов на фоне редукции типов биогеоценозов. Важным при этом является представление о связи природных комплексов с характером их трансформации: для лесных биогеоценозов гораздо чаще проявляется рекреационное воздействие и пирогенный фактор, для болот - подтопление и обширные загрязнения. В итоге была представлена комбинированная карта трансформации (нарушенности) биогеоценозов, на которой отображены водные объекты (обозначены синим цветом), болота (горизонтальная штриховка), леса (ненарушенные и слабонарушенные лесные биогеоценозы в оттенках зеленого), а также особенности их трансформации (табл., рис. 3).
Для показа на карте нарушенности лесных биогеоценозов использован прием цветового смещения от зеленого к оранжевому: слабая трансформация - желто-зеленый оттенок, умеренная - желтый, сильная трансформация лесов (также болот) - оранжевый. Подтопления на болотах обозначены более темным цветом при сохранении горизонтальной штриховки.
Таблица
Виды воздействия и степень трансформации (нарушения) биогеоценозов.
Вид воздействия | Степень нарушения
(нарушение ПРП, изменение экологического режима) 1 2 3 4 5
Пожары (гари - выгорание НРП, реже гибель древостоя) А2 АЗ
Механическое - рекреация (нарушение НРП) А1 А2
Механическое - вырубки (уничтожение древостоя, нарушение НРП) АЗ
Механическое - расчистка, перемешивание грунта (уничтожение ПРП) А4
Механическое - насыпи (уничтожение БГЦ, изменение рельефа) А5
Механическое - карьеры сухоройные А5-
(уничтожение БГЦ, изменение рельефа)
Механическое - гидрокарьеры (уничтожение БГЦ, изменение рельефа) А5г
Нарушение гидрологического режима (изменение ПРП, экотопа) А4п
Загрязнения нефтяные А4н
(гибель растительности, изменение свойств экотопа)
Загрязнения солевые А4с
(гибель растительности, изменение свойств экотопа)
Примечание. Цветовое оформление ячеек соответствует карте и легенде. Сокращения: ПРП - почвенно-рас-тительный покров, НРП - напочвенный растительный покров, БГЦ - биогеоценоз.
Для катастрофических изменений (с преобразованием рельефа) учтен характер нарушения со смещением спектра от красного к сиреневому: насыпи обозначены красным цветом, безводные выемки (сухоройные карьеры) - пурпурным, наконец, сухоройные карьеры, заполненные водой, и гидрокарьеры - сиреневым.
Определенную проблему вызвало обозначение загрязнений. Для крупного солевого загрязнения сохранена горизонтальная штриховка, которая отражает антропогенное изменение в пределах болотного массива. Для лучшего визуального восприятия солевое загрязнение представлено в оливковом (болотном) цвете. Отчасти такое решение диктуется также необходимостью отразить изменения при техногенном засолении в направлении формирования фитоценозов, заметно отличающихся от верховых болот - засоление ведет к развитию злаков и формированию сообществ, напоминающих луговые. Нефтяное загрязнение обозначено черным цветом. Крупный участок загрязнения нефтью отмечен в основном в пределах травяно-сфагнового мезотрофного болота, однако штриховка для него не использована, поскольку загрязнение также затронуло лесные участки. В отношении загрязнений в дальнейшем, возможно, будет найдено более оптимальное цветовое решение.
Рис. 3. Карта трансформации (нарушенности) биогеоценозов.
Территориальная оценка трансформации (нарушенности) биогеоценозов
Представленная ниже количественная характеристика состояния биогеоценозов дается по ландшафтам (отдельно для поймы и террасы). Это связано с контрастными отличиями данных территорий и характера воздействия на них.
Наиболее интенсивное антропогенное воздействие испытывает терраса. Ненарушенные суходольные участки здесь практически отсутствуют. В исходном состоянии сохранилось оз. Окуневое площадью 6 га (единственный естественный водоем, представленный на карте в пределах террасы). Это озеро примечательно тем, что в нем найден редкий для Западной Сибири вид - полушник щетинистый (Isoёtes setacea) (Тюрин, 2014), внесенный в Красную книгу РФ (2008). Минимальные изменения отмечены лишь на небольшой территории к востоку от оз. Окуневое. Здесь на площади около 94 га (11.0% от площади террасы в пределах ДМ) отмечено только частичное повреждение напочвенного покрова в сосняках лишайниковых.
Одной из главных проблем ксероморфных лишайниковых лесов являются низовые пожары, нередко приводящие к частичной или полной гибели древостоя. Выгорание в пределах террасы отмечено на площади 216 га (25.0%). Выгоревшие участки легко распознаются на снимках по низкому альбедо в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах. Следы от пожара на суходолах сохраняются десятилетиями.
Самое значительное изменение растительного покрова произошло вследствие вырубок - леса сведены на площади 410 га (48.0%), без учета построенных на вырубленных участках техногенных объектов. Площади вырубок таковы, что остались лишь локальные участки с сохранившимся древостоем. Сильное нарушение, связанное с прокладкой коммуникаций и созданием временных дорог, отмечено на 42 га территории (5.0%). В основном, они сопутствуют коридорам коммуникаций от дожимной насосной станции к промзоне.
Территории, подверженные катастрофической трансформации с необратимыми последствиями (насыпи, выемки), занимают 78 га (9.3%). Они связаны со строительством насыпных дорог и промышленных площадок, а также с карьерами. В целом насыпи занимают 16 га (1.9%). Значительные площади оказались под сухоройными карьерами - 62 га (7.3%). Самый крупный из их числа расположен на северо-востоке ДМ - 54 га. Большая его часть (37 га) затоплена и превратилась в крупнейший здесь водоем, именуемый оз. Голубым.
Для поймы р. Аган изменения менее существенны из-за труднопроходимости территории. Тем не менее эти изменения в ряде случаев значительны, в особенности в восточной половине пойменного участка. В большей части пойменного комплекса (71.0%) изменения отсутствуют или минимальны. Слабые нарушения охватили 323 га поймы (6.0%). Они обусловлены, в основном, низовыми пожарами.
Существенные изменения связаны с полным уничтожением растительного покрова из-за вырубок и гарей с уничтожением древостоя (умеренная трансформация). Охваченная ими площадь составляет 985 га (19.0%). Главным образом, изменения произошли возле дорог и вокруг промплощадок. Происходит активное зарастание вырубленных и выгоревших участков сосной (Pinus sylvestris), березой (Betula pubescens) и осиной (Populus tremula).
Сильной трансформации с изменением экологических режимов подверглась территория на площади 91 га (1.7%). В ряд подобных изменений входят механические нарушения с разрушением почвенного профиля, подтопления, нефтяные и солевые загрязнения. С механическим нарушением связана прокладка коммуникаций к кустовым площадкам - 13 га (0.3%). Подтопления вдоль дорог сосредоточены в восточной половине участка поймы. Обводнения привели к формированию топей и искусственных водоемов на площади 38 га (0.7%). Заметные изменения произошли при разливе нефти и подтоварных высокоминерализованных вод. В частности, обнаружено крупное нефтяное загрязнение на юге исследуемой территории, на площади 10 га (0.2%). Содержание нефти в верхнем слое почвы здесь доходило до 28%. К моменту исследования загрязненный участок находился в стадии рекультивации и начального восстановления растительного покрова. На северо-западе (в притеррасном участке) произошло обширное загрязнение болота высокоминерализованными подтоварными водами с полной гибелью растительного покрова. Пятно охватило 30 га (0.6%), концентрация хлоридов в почвах достигла 8 г/кг, при фоновых значениях ниже 1 г/кг.
Загрязненный участок активно зарастает пушицами (Eriophorum scheuchzeri, E. polys-tachion), осоками (Carex cinerea, C. limosa, C. magellanica, C. rostrata), злаками (Cala-magrostis epigeios, Phragmites australis), ситниками (Juncus bufonius, J. alpino-articula-tus), видами разнотравья (Senecio congestus, Epilobium palustre и др.).
Катастрофические изменения с полным разрушением почвенно-растительного покрова и рельефа произошли на площади 100 га (1.9%). Они связаны, преимущественно, с созданием насыпных дорог и промплощадок - 85 га (1.6%). В пойме также обнаружены сухоройные карьеры - 9 га (0.2%) и гидрокарьеры - 6 га (0.1%), сосредоточенные возле объектов нефтепромысла.
Картографический анализ отразил существенные изменения почвенно-растительного покрова. Представленная информация была учтена при проектировании ДМ и зонировании его территории, а также при разработке рекомендаций по охране ценного комплекса культурного наследия.
Автор благодарит ФГУНПП «Аэрогеология» за помощь при определении концентраций хлоридов и нефтеуглеводородов на участках загрязнения.
ЛИТЕРАТУРА
Аветов НА., Шишконакова ЕА. Нефтяное загрязнение болот Западной Сибири // Природа. 2010. № 11. С. 14-24.
Антропогенная динамика растительного покрова Арктики и Субарктики: принципы и методы изучения // Тр. Ботанического ин-та им. В.Л. Комарова РАН. Вып. 15. 1995. 186 с. Атлас Ханты-Мансийского автономного округа - Югры. Т. II. «Природа, экология». Ханты-Мансийск; М., 2004. 152 с. Атлас Тюменской области. Вып. 1. М.; Тюмень, 1971. 180 с.
Васильев С.В. Воздействие нефтегазодобывающей промышленности на лесные и болотные экосистемы. Новосибирск, 1998. 136 с. Васильев C.B., Титов Ю.В. Пойменные леса таежной зоны Западной Сибири // Биологические ресурсы и природопользование: Сб. науч. тр. Вып. 2. Нижневартовск, 1998. С. 3-21. Государственная геологическая карта СССР (новая серия). P-42, 43 (Ханты-Мансийск). Карта четвертичных отложений. М. 1 : 1 000 000. Л., 1985. Дмитриева АА., Ильин В.А., Тюрин В.Н. Особенности дешифрирования участков нефтяного и солевого загрязнений на верховых болотах Среднего Приобья // Западносибирские торфяники и цикл углерода: прошлое и настоящее. Матер. Третьего Междунар. полевого симпозиума / Под ред. акад. С.Э. Вомперского. Новосибирск, 2011. С. 166-167. Дружинина О.А, Мяло Е.Г. Охрана растительного покрова Крайнего Севера: проблемы и перспективы. М., 1990. 176 с.
Казьмин С.П. Роль рельефа и четвертичных отложений в формировании ландшафтов правобережной части Сургутского района // Геоморфология. 2012. № 2. С. 59-65. Королюк А.Ю. Болота и заболоченные леса в районе оз. Самотлор (подзона средней тайги) // Антропогенная трансформация растительного покрова Западной Сибири. Новосибирск, 1992. С. 122-127.
Красная книга Российской Федерации (растения и грибы). М., 2008. 855 с.
Кукуричкин ГМ., Бабюк С.И. Синтаксономическое разнообразие и экотопы лесных сообществ поймы реки Лямин (Сургутское Полесье) // Изв. Самарского науч. центра РАН. 2012. Т. 14. № 1-5. С. 1292-1295.
Лапшина Е.Д., Блойтен В. Типы нарушений и естественное восстановление растительности оли-готрофных болот на нефтяных месторождениях Томской области // Krylovia. Т. 1. № 1. 1999. С. 129-140.
Надоховская ГА., Шепелева Л.Ф. Организация долгосрочного локального мониторинга растительного покрова территорий газовых и газоконденсатных месторождений Западной Сибири // Krylovia. Т. 2. № 1. 2000. С. 123-128. Новиков С.М., Романова Е.А., Усова Л.И. Возможные изменения природных условий болот Западной Сибири под влиянием хозяйственной деятельности // Антропогенные изменения, охрана растительности болот и прилегающих территорий. Минск, 1981. С. 73-78. Полкошникова О.В. Антропогенные изменения структуры болотных фитоценозов под влиянием линейно-инженерных сооружений в районе нефтепромысла Самотлор // Антропогенные изменения, охрана растительности болот и прилегающих территорий. Минск, 1981. С. 116-119. Природопользование на Северо-Западе Сибири: Опыт решения проблем / Под ред. В.В. Козина, В.А.
Осипова. Тюмень, 1996. 168 с. Растительность, флора и почвы Верхне-Тазовского государственного заповедника / Под ред. В.Ю. Нешатаева. СПб., 2002. 154 с.
СНиП 23-01-99. Строительная климатология. М., 2003. 109 с.
Справочник по климату СССР. Вып. 17. Омская и Тюменская области. Часть IV. Влажность воздуха,
атмосферные осадки, снежный покров. Л., 1968. 59 с. Тюрин В.Н. Оценка динамики нарушенности экосистем по серии снимков (на примере урочища Барсова гора, окрестность Сургута, ХМАО - Югра) // Освоение Севера и проблемы природо-восстановления. Докл. VII Всерос. науч. конф. Сыктывкар, 2010. С. 193-198. Тюрин В.Н. Новые находки редких растений на реке Аган (окрестности г. Покачи) // Экология и природопользование в Югре. Матер. Всерос. науч.-практ. конф., посв. 15- летию кафедры экологии СурГУ. Сургут, 2014. С. 50-52. Тюрин В.Н. Растительность как агент дешифрирования загрязнений на верховых болотах Западной Сибири // Матер. конф. «VIII Галкинские чтения» / Под ред. Т.К. Юрковской. СПб., 2017. С. 114-116.
Тюрин В.Н., Кукуричкин ГМ. Некоторые особенности зарастания солевых загрязнений на болотах Сургутской низины // Западносибирские торфяники и цикл углерода: прошлое и настоящее. Матер. Третьего Междунар. полевого симпозиума / Под ред. С.Э. Вомперского. Новосибирск, 2011. С. 204-205.
Чижов Б.Е., Захаров А.И., Гаркунов ГА. Деградационно-восстановительная динамика лесных фитоценозов после нефтяного загрязнения // Леса и лесное хозяйство Западной Сибири. Вып. 6. Тюмень, 1998. С. 160-172. Tyurin V.N. The experience in mapping the disturbance of soil-vegetation cover (in the vicinity of the Pokachi town, West Siberia).
SUMMARY
This article presents the results of vegetation studies near Pokachi town (the Khanty-Mansi Autonomous Okrug - Yugra). This work was done to support a preservation of the archaeological and other cultural objects under intensive oil extraction and increasing recreational load. The goal of the complex investigations was to establish a place of interest the "Neh-Uriy". The study area is located in the eastern part of the Surgut lowland that belongs to the Middle Ob lowland of Western Siberia. The study of natural complexes and thematic mapping was carried out in the flood-plain and fluvial terrace of the Agan River (61 km2). The field data and high resolution satellite images were used to make the vegetation map and the map of vegetation disturbance.
