CC BY
33
22. Draginskij V.L., Alekseeva L.P., Samojlovich V.G. Ozonirovanie v processah ochistki vody. M., DeLi print, 2007. 400 s.
23. Orlov V.A. Ozonirovanie vody. M.: Strojizdat, 1984. 88 s.
24. Kozhinov V.F. Ochistka pit'evoj i tehnicheskoj vody. Primery i raschety: Ucheb. posobie dlja vuzov. 4-e izd. M.: OOO «BASTET», 2008. 304 s.
25. Kozhinov V.F. Ustanovki dlja ozonirovanija vody. M.: Strojizdat, 1968. 171 s.
26. de Velasquez M.T. Orta, Corro J.M. Altamirano, Ramirez I. Monje and Brito O. Manero. Improvement of Wastewater Coagulation Using Ozone //Ozone: Science & Engineering, (1998) 20: 2, P. 151-162.
УДК 502.52
ОСОБЕННОСТИ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ КАТУНСКОГО ХРЕБТА
О.В. Журавлева, А.В. Каранин, М.Г.Сухова
Изучение лесных экосистем высокогорных регионов представляет значительный интерес, так как именно они составляют основной экологический каркас территории. На основании материалов полевых наблюдений и данных космического зондирования оценивались особенности пространственной дифференциации лесных сообществ, прежде всего по степени сомкнутости древостоя, одного из самых высоких хребтов Центрально-Алтайской провинции. Основные тенденции изменения лесных фитоценозов на верхней границе леса проявляются в продвижении границы леса и в увеличении сомкнутости крон залесенных участков. Полученные данные по пространственному и высотному распределению сомкнутых и разреженных древостоев могут служить индикатором различных процессов.
Ключевые слова: Центрально-Алтайская провинция, лесные экосистемы, разреженность древостоя, пространственная и высотная дифференциация.
Изучение лесных экосистем высокогорных регионов представляет значительный интерес, так как именно они составляют основной экологический каркас территории и, как следствие, от этого зависит жизнеустой-чивость природной среды в целом. Ландшафтная структура горных территорий мозаична, что обусловлено значительными высотными и экспозиционными градиентами температур и осадков. Кроме того, экосистемы способны реагировать даже на незначительное изменение климатических параметров, что приводит зачастую к изменениям высотно-ярусных структур. Основные тенденции изменения лесных фитоценозов на верхней границе леса предгорных и горных участков прослеживаются в продвижении границы леса и в увеличении сомкнутости крон залесенных участков, что связывается с климатическими сдвигами [1, 2].
Цель исследований - на основании материалов полевых наблюдений и данных космического зондирования оценить особенности простран-
ственной дифференциации лесных сообществ, прежде всего, по степени сомкнутости крон одного из самых высоких хребтов Центрально-Алтайской провинции.
Объект и методы. Катунский хребет (высочайшая точка - г. Белуха, 4506 м) перехватывает влажные воздушные массы Атлантики, являясь лидером по количеству осадков и одним из центров оледенения, в то время как Уймонская и Катандинская котловины, окаймляющие хребет с юга и юго-запада, остаются в дождевой тени. Так как с высотой значительно меняется и термический режим, то здесь представлен весь спектр высотной поясности - от степного до гляциально-нивального.
Наиболее высокий орографический уровень характеризуется отсутствием почвенно-растительного покрова. Только по днищам каров и тро-говых долин развиваются щебнистые и лишайниковые тундры [3]. Снежно-ледниковые образования появляются уже на высоте 2500...2700 м. Большие пространства на высоте более 2300 м занимают высокогорные ос-танцово-увалистые поверхности древнего пенеплена, занятые, как правило, мелкотравными альпийскими лугами на горно-луговых щебнистых почвах в сочетании с травянистыми и кустарниковыми тундрами на щебнистых почвах [4].
Ниже 2100.2000 м мелко- и среднетравные альпийские луга сменяются субальпийскими ландшафтами - кедровыми и лиственничными редколесьями в сочетании с высокотравными и разнотравными субальпийскими лугами на горно-луговых дерновых почвах. Повсеместно встречаются ивово-березовые ерники, образующие самостоятельные заросли или выступающие в качестве фона для редколесья [5]. Глубокорасчлененные крутосклонные поверхности северной экспозиции до высоты 1900.2000 м покрыты темнохвойной тайгой, сменяющейся лиственничными лесами на склонах южной экспозиции и лиственничными лесами паркового типа на пенепленизированных среднегорьях (1500.1700 м) [6]. Еще ниже в интервале высот 1200.1600 м также в условиях эрозионно-денудационного средне- и крутосклонного глубокорасчлененного рельефа распространены среднегорные лесостепные ландшафты с березово-лиственничными и лиственничными лесами на горно-лесных черноземовидных почвах, сочетающихся в зависимости от экспозиции со степненными лугами или с кустарниковыми петрофитными степями нагорно-степных черноземовидных и каштановых почвах [5].
Как уже было отмечено, масштаб проводимого авторами исследования таков, что основное внимание уделено выявлению степени сомкнутости лесных фитоценозов, установлению верхней границы древесной растительности, особенностям экспозиционных различий вне зависимости от основных лесообразующих пород.
Классификация залесенных территорий производилась на основе снимков ЬапёБа1 5 ТМ (разрешение 30 метров) за август-сентябрь 2011 года. Обучающие полигоны верифицировались с помощью картографиче-
ского сервиса maps.google.ru, а также на основе данных полевых исследований. Дешифрирование проводилось средствами ГИС GRASS. Для атмосферной коррекции был выбран метод 6S, оптическая глубина аэрозолей определялась на основе данных Modis (продукт MOD08_D3-http://modis-atmos.gsfc.nasa.gov/MOD08_D3/).Топографическая нормализация выполнялась с использованием цифровой модели рельефа SRTM 1 Arc-Second, эта же модель использовалась для извлечения морфометрических показателей рельефа.
Результаты исследования и их обсуждение. В результате анализа исходной информации авторами были выделены семь классов (водные объекты, ледники, нивально-гляциальные комплексы, луговые сообщества, сомкнутые лесные массивы, разреженные лесные массивы, мхи и кустарники), но основной интерес в рамках исследования представляют два - сомкнутый и разреженный лес. Площадь региона исследования составляет 6870 квадратных километров, более 30 % которой занимают леса.
Пространственное распределение выделенных категорий представлено на рис.1 и в целом по контурам сопоставимо с данными ландшафтных карт.
Рис. 1. Пространственное распределение сомкнутых и разреженных лесных массивов Катунского хребта
Поскольку лесорастительные условия Катунского хребта достаточно суровы, то распространение лесов неравномерно. Наиболее приспособленными к таким условиям произрастания являются лиственница сибир-
ская (LarixsibiricaLdb.) и кедр (PinusCembrav. sibirica). В зависимости от микроклиматических условий лиственница и кедр заменяют друг друга или растут совместно. Кедр морозостоек, холодостоек и может расти в условиях холодного климата на высотах до 2300...2400 м при суммах активных температур менее 400 оС и продолжительности активного периода всего 1,5 мес. В этом отношении он почти не уступает лиственнице. К заморозкам и резким колебаниям температуры кедр также устойчив, однако в определенных пределах: в резко континентальном климате при амплитуде температур более 40 оС он уступает господство лиственнице. Кедр сибирский предъявляет повышенные требования к влажности климата. Камбий кедра чувствителен к высоким температурам (пожарам) и может повреждаться даже при резком осветлении ствола (солнечные ожоги) [7].
Лиственницу сибирскую отличает очень обширный экологический ареал, при этом отчетливо прослеживается смещение области ее доминирования в сторону засушливого континентального климата. Как порода континентального климата лиственница лучше других лесообразователей мирится с заморозками, зимними температурными инверсиями, малоснежными зимами, мерзлотными и холодными почвами. В условиях подтока почвенных вод (долины, лога и т.п.) даже при наличии устойчивой мерз-лотности почв часто возникают предпосылки к вытеснению лиственницы
[7].
Ель (Picea obovata) более избирательна по отношению к почвенному и атмосферному увлажнению, чем лиственница. Она не выносит ни сухости, ни переувлажнения почв, обладает мало развитой и поверхностной корневой системой, хуже выносит континентальный климат, хотя и нетребовательна к теплу. Поэтому ареал её распространения меньше, чем у лиственницы.
Пихта сибирская( Abies sibirica), несмотря на высокую морозостойкость, теплолюбива и требовательна к богатству почвы и влажностному режиму местообитаний (проточное увлажнение почвы и относительно высокая влажность воздуха), не выносит длительного и глубокого промерзания почвы. Эти требования к условиям среды обитания значительно ограничивают её естественное распространение в условиях высокогорья [8].
В целом, наиболее благоприятные условия для формирования сомкнутых лесных древостоев формируются по склонам северной экспозиции, в то же время для разреженного леса и отдельно стоящих деревьев такая строгая зависимость не прослеживается (рис. 2).
Еще более наглядное представление об экспозиционной приуроченности, а также о площади леса на различных высотных уровнях дают диаграммы на рис. 3, 4.
Cf-»P
Смчювнгтс Св#»ро*Эагма
В сот* Э*р*г
ОвМрС-'БеСТ ЕЧ
■ Mitrt 10ВД У • 1DD0-1290 у lifiiM WD у -150a-l750wr - 17§0-2MQ ur ИИ-«» u
Юпэ-Восто*
a)
б)
Рис.2. Площадь сомкнутых (а) и разреженных (б) лесных массивов в зависимости от экспозиции склона и высоты над у.м.
2000-2250
1750-200
1500-1 ЩИ
1250-1 50ЙЫ
1000-1250 м
Ниже 1000 м
50 25 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250
площадь (ке. км)
□ Сезер (градусы:
292.5-67.6) ■ Юг (градусы 11 2.5247.5)
Рис. 3. Площадь сомкнутых лесных массивов в зависимости от экспозиции склона и высоты над у.м.
150 125 100 75
200 0-22 50 г.
1 Т5й-.2ипрм
1 0-1750 м
1250-1500 м
е| 1 00 0 м
50 25 0 25 плсщадь (ке . км)
50 75 100 1 25 150
П Север (градусы:
292.5-67.5) ES Юг (градусы' 11 2.5247.5)
Рис. 4. Площадь разреженных лесных массивов в зависимости от экспозиции склона и высоты над у. м.
В силу неравномерной высотной конфигурации исследуемой территории площадь леса, представленная на рис. 4, 5, не дает полного представления о степени залесенности различных высотных уровней.
Для исправления указанного недостатка был построен график, представляющий процентное соотношение территории, занятой лесом, по отношению к остальной территории данной высотной зоны (рис. 5).
2290 ;
2210 (Ь
2130 ■ -
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0
% территории ■ Плотный лес
Разреженный лес
Рис. 5. Доля территории, занятой лесом, на различных высотах
Выводы. Преобладание разреженных древостоев в диапазоне высот от 870 до 1100 м над у.м., по всей видимости, - свидетельство преимущественно естественного восстановления лесов, сведенных как в результате антропогенной деятельности, так и в силу других причин.
Обращает на себя внимание тот факт, что с высоты 1830 м над у.м. также фиксируется преобладание разреженных древостоев. По мнению авторов, это наглядный пример реакции лесных фитоценозов на изменения климата. Как известно, при похолодании климата верхний предел леса снижается, древостои отмирают, площадь лесных массивов и островков леса сокращается, а жизнеспособность деревьев ослабевает, наблюдается массовая гибель подроста. В теплые периоды наблюдаются активное расселение леса на ранее безлесных участках, увеличение сомкнутости древо-стоев, повышение жизненности деревьев [1, 9].
Современная тенденция состояния верхнего предела границы распространения древесной растительности в высокогорьях Алтая характеризуется постепенным повышением ее верхнего уровня. Максимальный высотный уровень редин (одиночных деревьев), средний возраст которых не превышает 12 - 15 лет, в настоящее время на хребте Южный Алтай составляет 2570 м, Южно-Чуйском - 2540 м. Общая величина поднятия верхней
границы редин с середины XIX в. достигла 60...100 м. В редколесных массивах выделяются три возрастные генерации древостоя: нижняя - характеризуется возрастом древостоя 250 лет и более, средняя - 120 - 150 лет и наиболее молодая - 50 - 70 лет. Средний вертикальный уровень их расположения составляет 2100.2300 м, в более влажных западных районах -1800.2000 м [10].
Таким образом, соотношения сомкнутых и разреженных древостоев на разных высотах и экспозициях могут являться как индикатором изменения климата, так и других процессов. Дальнейшее изучение этого вопроса может дать ценный материал для понимания природных особенностей той или иной горной страны для установления динамических тенденций растительного покрова на фоне меняющихся условий среды.
Работа выполнена в рамках Госзадания Минобрнауки РФ №440, а также гранта РФФИ 16-45-040266 р_а.
Список литературы
1. Галазий Г.И. Вертикальный предел древесной растительности в горах восточной Сибири и его динамика //Труды ботанического института АН СССР. Сер. 3. Геоботаника. 1954. Вып.9. С.210-329.
2. Шиятов, С.Г. Динамика древесной и кустарниковой растительности в горах Полярного Урала под влиянием современных изменений климата. Екатеринбург: УрО РАН, 2009. 216 с.
3. Самойлова Г.С. Типы ландшафтов гор Южной Сибири. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1973. 55 с.
4. Лысенкова З. В. Ярусность и барьерность ландшафтного Алтая // Известия АлтГУ. 1997. №1. С.109-112.
5. Лысенкова З.В. Ландшафты Верхней Катуни // География и природопользование Сибири. Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 1994. С.38-44.
6. Самойлова Г.С. Ландшафтная структура высокогорий Алтая // Проблемы гляциологии Алтая. Томск: Изд-во Томск.ун-та, 1972. С. 106 -108.
7. Поликарпов Н.П., Чебакова Н.М., Назимова Д.И. Климат и горные леса Южной Сибири. Новосибирск: Наука, 1986. 226 с.
8. Коропачинский И. Ю. Древесные растения Сибири. Новосибирск: Наука, 1983. 382 с.
9. Горчаковский П.А., Шиятов С.Г. Фитоиндикация условий среды и природных процессов в высокогорьях. М.: Наука, 1985. 208 с.
10. Ротанова И. Н., Харламова Н. Ф., Останин О. В. Изменения климата Алтая за период инструментальных исследований //Известия Алтайского государственного университета. 2012. №. 3/2. С. 75.
Журавлева Ольга Валерьевна, канд. геогр. наук, доц., ¡Hravolg@ mail.rH, Россия, Горно-Алтайск, Горно-Алтайский государственный университет,
Каранин Андрей Владимирович, канд. геогр. наук, доц., [email protected], Россия, Горно-Алтайск, Горно-Алтайский государственный университет,
Сухова Мария Геннадьевна, д-р геогр. наук, проф., [email protected], Россия, Горно-Алтайск, Горно-Алтайский государственный университет
FEATURES SPATIAL DIFFERENTIATION OF FOREST ECOSYSTEMSKATUN RIDGE O.V. Zhuravleva, A.V. Karanin, M.G. Sukhova
The study of forest ecosystems mountainous regions is of considerable interest because they constitute the main ecological framework territory. differentiation of forest communities, primarily in the degree of sparseness of the forest, one of the ridges of the Central Altai province was assessed basing on materials of field observations and data space sounding spatial. Main trends in forest communities in the upper border of the forest appear in promoting the forest boundaries and to reduce the scarcity of forested areas. The data on the spatial and altitudinal distribution of closed and sparse forests may serve as an indicator of various processes.
Key words: Central-Altai province, forest ecosystems, sparse forests, spatial and al-titudinal differentiation.
Zhuravleva Olga Valerievna, сandidate of geographical science, docent, juravolg@ mail.ru, Russia, Gorno-Altaisk, Gorno-Altaisk State University,
Karanin Andrey Vladimirovich, candidate of geographical science, docent, Vedmedk@ bk.ru, Russia, Gorno-Altaisk, Gorno-Altaisk State University,
Sukhova Maria Gennadievna, doctor of geographical science, professor, [email protected], Russia, Gorno-Altaisk, Gorno-Altaisk State University
Reference
1. Galazij G.I. Vertikal'nyj predel drevesnoj rastitel'nosti v gorah vostochnoj Sibiri i ego dinamika //Trudy botanicheskogo instituta AN SSSR. Ser. 3, Geobotanika, 1954. Vyp.9. S.210-329.
2. Shijatov, S.G. Dinamika drevesnoj i kustarnikovoj rastitel'nosti v gorah Poljar-nogo Urala pod vlijaniem sovremennyh izmenenij klimata // Ekaterinburg: UrO RAN, 2009. 216 s.
3. Samojlova G.S. Tipy landshaftov gor Juzhnoj Sibiri. M.: Izd-vo Mosk. un-ta, 1973. 55 s.
4. Lysenkova Z. V. Jarusnost' i bar'ernost' landshaftnogo Altaja // Izvestija AltGU. 1997. №1. S.109-112.
5. Lysenkova Z.V. Landshafty Verhnej Katuni // Geografija i prirodopol'zovanie Sibiri. Barnaul: Izd-vo Alt. un-ta, 1994. S.38-44.
6. Samojlova G.S. Landshaftnaja struktura vysokogorij Altaja // Problemy glja-ciologii Altaja. Tomsk: Izd-vo Tomsk.un-ta, 1972. S. 106 -108.
7. Polikarpov N.P., Chebakova N.M., Nazimova D.I. Klimat i gornye lesa Juzhnoj Sibiri. Novosibirsk: Nauka. 1986. 226s.
8. Koropachinskij I. Ju. 1983. Drevesnye rastenija Sibiri. Novosibirsk: Nauka, SO.
382 s.
9. Gorchakovskij P.A., Shijatov S.G. Fitoindikacija uslovij sredy i prirodnyh proc-essov v vysokogor'jah. M.: Nauka. 1985. 208 s.
10. Rotanova I. N., Harlamova N. F., Ostanin O. V. Izmenenija klimata Altaja za period instrumental'nyh issledovanij //Izvestija Altajskogo gosudarstvennogo universiteta. 2012. №. 3/2. S. 75.
УДК 622.85:622.872:502.3:661.92(571.17
АНАЛИЗ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ШАХТЫ «ЛИСТВЯЖНАЯ» НА КАЧЕСТВО АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
Т.В. Корчагина, Р.В. Сидоров, Н.В. Ефимова, С.А. Ишутина
Рассмотрены результаты анализа воздействия производственной деятельности угледобывающего предприятия на качество атмосферного воздуха при добыче угля подземным способом. Приведены рекомендации по его оздоровлению (на примере ООО «Шахта «Листвяжная»).
Ключевые слова: атмосферный воздух, подземная добыча, загрязняющие вещества, ингредиенты, техногенная нагрузка, аккумулятивный эффект, наилучшие доступные технологии.
Кузбасс как основной угледобывающий регион страны осуществляет 59 % добычи каменных углей в России и 75 % добычи всех коксующихся углей.
В Кузбассе, где функционируют 120 угледобывающих предприятий (64 шахты, 56 разрезов и 52 обогатительных фабрик и установок) с общей производственной мощностью 245 млн т в год по добыче угля и 166 млн т по переработке, техногенная нагрузка от хозяйственной деятельности объектов угледобычи на атмосферный воздух в настоящее время весьма существенна и будет увеличиваться в связи с ростом объемов добычи и обогащения угля [1, 2, 3, 4].
В соответствии с Федеральным Законом «Об охране атмосферного воздуха» под атмосферным воздухом понимается «жизненно важный компонент окружающей среды, представляющий собой естественную смесь газов атмосферы, находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений» [5].
Подземная разработка месторождений сопровождается загрязнением атмосферного воздуха. Так, например, в результате производственной деятельности ООО «Шахта «Листвяжная», осуществляемой в Ленинском геолого-экономическом районе Кузбасса на Егозово-Красноярском угольном месторождении, в атмосферу поступаеют 23 загрязняющих вещества (9 твердых и 14 газообразных), в том числе одно вещество 1-го класса опасности, пять веществ 2-го класса опасности, семь веществ 3-го
