CC BY
92
УДК 551.455.1
ОСОБЕННОСТИ РЕЛЬЕФА ТЕРРИТОРИИ БОТАНИЧЕСКОГО САДА ЮЖНОГО ФЕДЕРАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА И ЕГО АНТРОПОГЕННОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ
© 2009 г. М.И. Мартынова, Р.Р. Джансузян, Е.А. Землянская, Т.В. Тарабанова, А.С. Плигин
Южный федеральный университет, Southern Federal University,
344090, Ростов н/Д, ул. Зорге, 40, 344090, Rostov-on-Don, Zorge St., 40,
dek_geo@sfedu.ru dek_geo@sfedu.ru
Ботанический сад Южного федерального университета, основанный в 1927 г. на окраине Ростова-на-Дону, в настоящее время окружен в значительной степени преобразованными урбанизированными ландшафтами. На современный рельеф особо охраняемых природных территорий антропогенная деятельность оказывает заметное влияние: формируются положительные (насыпи, отвалы) и отрицательные (ямы, карьеры, мелиоративные каналы, противопожарные разрывы) формы антропогенного рельефа, общая тенденция к выполажи-ванию урбанизированных ландшафтов затронула и территорию ботанического сада. При геоморфологических исследованиях 2007 г. анализировалось пространственное преобразование рельефа, закладывались гипсометрические профили, ключевые участки, проводилась балльная оценка склонов разной экспозиции для лесорастительных целей.
Ключевые слова: особо охраняемые природные территории, антропогенная деятельность, антропогенные формы рельефа, гипсометрический профиль, ландшафтное профилирование, лесорастительные условия.
SFU Botanical garden was founded in 1927. At present time it is surrounded by city millionaire urbanized landscapes. Antropogenic activity formed positive and negative shapes of Botanical garden relief. This investigation is devoted to spatial transformation of relief, hypsometric profile, sample plots, tax relief.
Keywords: specially guarding natural territories, anthropogenic activity, anthropogenic landform, shape of relief, landscape profiling, forest conditions.
Ростов-на-Дону является крупнейшим промышленным центром на юге России с большим количеством предприятий различного профиля. В нем сформировалась специфическая урбанизированная среда, характерным признаком которой является изменение всех элементов природного комплекса: состава воздуха, основных климатических показателей, водоемов, почв, растительности. В пределах города функционирует ряд особо охраняемых природных территорий (ООПТ), среди которых ведущее место занимает Ботанический сад Южного федерального университета. Ботанический сад Ростовского государственного университета (ныне Южного федерального университета) был создан в 1927 г. и в то время являлся единственным учреждением подобного профиля в степной зоне юга ЕТР (рис. 1).
Рис. 1. Географическое положение Ботанического сада в зеленой зоне Ростова-на-Дону
Он был заложен на западной окраине города на остепненном склоне коренного берега р. Темерник [1]. Сейчас вследствие расширения Ростова-на-Дону Ботанический сад оказался окруженным антропогенно преобразованными урбанизированными ландшафтами города-миллионера.
ООПТ в пределах селитебных ландшафтов исключительно важны, поскольку являются экологическим каркасом территории. Зеленые насаждения, как и водные объекты, оптимизируют геосистему, делая ее более комфортной для жизнедеятельности человека. Ботанический сад как территория, в которую входят крупные лесные массивы, является естественным регулятором природных условий, он делает ландшафт города более оптимальным.
В настоящее время Ботанический сад занимает площадь в 160,5 га с разнообразным рельефом, микроклиматом, почвами, растительностью и животным миром. Большая часть его территории расположена в пойме р. Темерник, в основном на правобережье, здесь же находится водораздел, в пределах которого фиксируется наивысшая точка Ботанического сада -84,5 м. Долина Темерника асимметрична, правый склон ее более крутой, левый - пологий. Здесь выделяются пойма, первая, вторая и третья надпойменные террасы (последняя погребена под толщей суглинков и выделяется по результатам бурения). Пойма реки -двусторонняя, на территории Ботанического сада ЮФУ она хорошо выражена, отсутствует лишь местами в основном из-за антропогенных отложений. Подавляющая ее часть заболочена, первая надпойменная терраса получила широкое распространение
по обоим склонам долины, вторая - не повсеместно, преимущественно на левобережье.
В г. Ростове-на-Дону естественный рельеф во многом не сохранился, а территория Ботанического сада является в идеале уникальным «хранилищем» ряда природных особенностей геосистем, в том числе и слабопреобразованного рельефа.
Однако на современный рельеф территории антропогенная деятельность оказывает заметное влияние. Формируются положительные (насыпи, отвалы) и отрицательные (ямы, карьеры, мелиоративные каналы, противопожарные разрывы) формы антропогенного рельефа. Общая тенденция к выполаживанию урбанизированных ландшафтов затронула и территорию Ботанического сада.
Основными антропогенными факторами, влияющими на рельеф территории Ботанического сада ЮФУ, являются:
1. Статические и динамические нагрузки на земную поверхность. Наиболее распространенным видом воздействия являются статические нагрузки (давление от веса зданий, насыпанного большого объема грунта) на толщу пород, сопровождающиеся уменьшением влажности и пористости грунтов, а также увеличением их объемного веса (рис. 2).
Статические нагрузки
Динамические нагрузки Развитие водной эрозии
Электрические поля Подтопление
Рис. 2. Антропогенное преобразование земной поверхности ботанического сада ЮФУ
При возведении деревянных сооружений нагрузки на грунт от них не превышают 0,01 - 0,05 МПа, с появлением каменных зданий нагрузки постепенно увеличиваются до 0,15 - 0,2 МПа. Динамические нагрузки (вибрации, удары и толчки от строительных работ, проходящей рядом железной дороги) уплотняют раздельно-зернистые и недоуплотненные грунты, кроме того, они разрушают структуру непрочных грунтов [2].
Стимулирует проявление обвально-оползневых процессов в сочетании с вибрацией подрезка склонов при прокладке транспортных магистралей, имеющая место как на территории Ботанического сада, так и на его границах; выемка большого количества породы при строительстве и другие изменения равновесия в пределах массивов пород и грунтов.
2. Уплотнение грунтов при обезвоживании их корнями деревьев происходит в селитебных ландшафтах, там, где распространены глины. Деревья забирают содержащую в них влагу даже из очень мелких пор. По мере оседания глин корни деревьев прорастают дальше и осушают новые участки, в результате обезвоженные грунты уплотняются и происходит их неравномерное оседание, что вызывает деформацию пород, изменение микрорельефа. Однако надо
учитывать, что мощность осушенного корнями слоя невелика и амплитуда уплотнения не превышает нескольких сантиметров.
3. Тепловое загрязнение подстилающей поверхности в селитебных ландшафтах представляет собой повышение температуры относительно естественных значений и прослеживается до глубины 100-150 м. При этом на горизонтах 10-30 м наблюдается тенденция к расширению по площади геотермальных аномалий с повышением на 2-6 °С фоновых значений температуры горных пород и подземных вод. Наиболее распространенными источниками теплового загрязнения территории являются магистральные теплопроводы и сети горячего водоснабжения. Под влиянием избыточного тепла может происходить локальное просушивание пород с изменением их прочности. Увеличение температуры пород и подземных вод активизирует деятельность микроорганизмов, являющихся агентами биокоррозии.
4. Электрические поля блуждающих токов связаны с рельсовым электротранспортом, в данном случае с железной дорогой, огибающей Ботанический сад с восточной стороны. Подобное воздействие выражается в повышении коррозийной активности среды. Опасность коррозии возникает при плотности блуждающих токов 5-10 А/м2, тогда как реально наблюдающаяся их плотность в городе в 200 раз выше. При высоком уровне электрического воздействия скорость трубопроводов сокращается вдвое, утечки из трубопроводов служат новыми источниками загрязнения земной поверхности селитебных территорий.
5. Понижение или повышение уровня подземных вод, связанное с откачкой подземных вод, антропогенным преобразованием стока рек, созданием новых водоемов, сведением растительности и пр., которые вызывают снижение гидростатических напоров и статических уровней горизонтов подземных вод. Наиболее опасными геоморфологическими процессами, связанными, например, с откачкой подземных вод, являются карстово-суффозионные и суффозионные явления.
6. В результате многогранной хозяйственной и строительной деятельности человека естественный рельеф изменялся одновременно в двух направлениях: в сторону понижения отметок (срезки возвышений, уступов, выполаживание склонов, устройство различных выемок, осадка поверхности земли под действием нагрузок и пр.) и в сторону повышения отметок (широкое площадное накопление культурного слоя, локальные насыпи и подсыпки). Из века в век срезались возвышения, засыпались понижения, рельеф города все более и более нивелировался, уменьшались разности высот, исчезал природный микрорельеф [3]. Рельеф города стал более однообразным и плоским.
Отображение последствий техногенных изменений геологической среды и рельефа в значительной степени обособлено от других направлений экологического картографирования [4]. Причины этого заключаются в многообразии последствий и сложности интеграции их оценок с другими показателями. Хотя именно на геологии и рельефе базируются дальнейшие ландшафтные изыскания. Здесь территориальные единицы выделяются преимущественно по геоморфологическому признаку (поймы, террасы, склоны раз-
личный уровней крутизны и пр.), очень часто на них показывается антропогенное воздействие различного уровня, в том числе и геоморфологическое. Приклад-
ным районированием здесь может служить районирование территории по геоморфологическому состоянию геотехнических систем (ГТС) (табл. 1).
Таблица 1
Критерии оценки состояния ГТС по геологическим и геоморфологическим процессам [4]
Состояние Критерий отнесения
Опасность состояния 1 'ТС
Опасное Состояние ГТС, при котором развитие геологических и геоморфологических процессов приводит к нарушению динамического равновесия и способствует возникновению критических ситуаций в эксплуатации
Относительно опасное Состояние ГТС, при котором развитие геологических и геоморфологических процессов приводит к нарушению динамического равновесия и может способствовать возникновению критических ситуаций в эксплуатации
Безопасное Состояние ГТС, при котором развитие геологических и геоморфологических процессов не може привести к нарушению динамического равновесия
Состояние инженерной защиты
Неудовлетворительное Уровень обеспечения ГТС средствами инженерной защиты при опасном и относительно опасно] состояниях ГТС недостаточен для обеспечения безаварийного функционирования
Удовлетворительное Уровень обеспечения ГТС средствами инженерной защиты при опасном и относительно опасном состояниях ГТС достаточен для обеспечения безаварийного функционирования
В пределах Ботанического сада исследовался микрорельеф и отдельные элементы мезорельефа. Орография местности (общая характеристика рельефа, содержащая данные о высоте, протяженности и распределении форм поверхности, но не затрагивающая их строения и генезиса) служит начальным этапом геоморфологических и ландшафтных исследований, основная же задача геоморфологических исследований заключается в том, чтобы дать полную и последовательную и последовательную характеристику рельефа и выяснить его происхождение и развитие [5].
Как указывалось выше, наиболее высокая часть Ботанического сада расположена на западе территории, которая плавно снижается при продвижении на восток к устью р. Темерник (до 4,0 м), а затем снова возрастает по правому берегу до 24,4 м. Благодаря разнообразной орографии в Ботаническом саду ЮФУ существует разнообразие местоположений для различных растительных ассоциаций. Именно на правом берегу р. Те-мерник в ноябре 2007 г. проводились комплексные ландшафтные исследования, закладывались ключевые участки, ландшафтные и гипсометрические профили, один из которых показан на рис. 3, 4.
Выделенный участок покрыт парковым лесом, состоящим преимущественно из дуба (35,7), ясеня (33,3), вяза (16,7), клена (9,5 %), со следами сильной антропогенной трансформации. Неоднозначность рельефа участка создает разные местоположения и местообитания видов. Древесные сообщества в степной зоне испытывают дискомфортные условия из-за ряда дестабилизирующих климатических факторов (недостаточное увлажнение, высокие температуры в теплый период года, частые заморозки и др.), которые в значительной степени зависят от микрорельефа.
_8-20
II I Ч I II 6-1 8
4-16 2-14 0-12 8-10
6-8 4-6
Ландшафт-ый профиль
Рис. 3. Гипсометрия опорного участка исследований, м
Интересна методика составления карты балльной оценки склонов территории [6, 7]. На топографическую карту наносится сетка опорных точек (в углах равносторонних треугольников или квадратов, площадь которых выбирается с учетом площади склонов), из каждой точки проводится линейкой направление склона, затем проводится балльная оценка склонов с точностью до 0,1.
Изучаемые склоны имеют разную экспозицию. На рис. 4 показана изолинейная картосхема экспозиции склонов опорного участка.
Рис. 4. Гипсометрический профиль участка (Данные по осям вметрах)
олее 20
Такая картосхема позволяет увидеть зональность распределения солнечной радиации в зависимости от экспозиции склонов, что для степной зоны особенно актуально, поскольку южная экспозиция угнетающе действует на растительные и животные организмы. Поэтому северная экспозиция оценивается высокими (5) баллами, южная - малыми (табл. 2).
Наиболее благоприятные условия для лесной растительности территории создаются в южной части участка, имеющей преимущественно северную экспозицию. В северной и центральной части есть территории с крайне неблагоприятными по данному показателю условиями развития лесной растительности (рис. 5).
Антропогенное преобразование растительности Ботанического сада, в частности рубка деревьев, выжигание поросли, разведение костров, устройство из деревьев лавочек и пр. (осуществляемое, преимущественно в теплый период года), также характерно для склонов северной экспозиции, поэтому их благоприятное воздействие на растительность во многом нивелируется стихийной деятельностью человека.
Таблица 2
Критерии балльной оценки экспозиции склонов [6]
№ Экспозиция Азимут Балл
1 Север 337°.5 - 22°.5 5
2 Северо-восток 22°.5 - 67°.5 4
3 Восток 67°.5 - 112°.5 3
4 Юго-восток 112°.5 - 157°.5 2
5 Юг 157°.5 - 202°.5 1
6 Юго-запад 202°.5 - 247°.5 2
7 Запад 247°.5 - 292°.5 3
8 Северо-запад 292°.5 - 337°.5 4
5,0
4,5-5,0 4,0-4,5 3,5-4,0
ДЩ 3,0-3,5 2,5-3,0
р. Темер-ник
Рис. 5. Изолинейная картосхема балльной оценки склонов опорного участка в Ботаническом саду Ростова-на-Дону
Для территории исследований характерна различная крутизна склонов, что влияет на развитие антропогенных геомофологических процессов. Так, на более крутых склонах более интенсивна водная эрозия почв, особенно при наличии антропогенных выбоин и ям. На территориях с низкой крутизной склонов наблюдается значительное привнесение антропогенных осадков (снесение грунта, мусора и пр.).
Несмотря на то, что охрана и геоэкологическая оценка состояния рельефа в пределах данной ООПТ не является профильной задачей, без этого невозможно комплексное ландшафтное исследование и охрана территории.
Литература
Шмараева А.Н., Шишлова Ж.Н., Филиппова С.Ю. Экологические проблемы, взгляд в будущее. Ростов н/Д, 2007. С. 417-421. МасловН.В. Градостроительная экология. М., 2003. 283 с. Молодкин П.Ф. Антропогенное рельефообразование степных равнин. Ростов н/Д, 1992. 142 с. Стурман В.И. Экологическое картографирование. М., 2003. 270 с.
Методика полевых физико-географических исследований / под ред. А.М. Архангельского. М., 1972. 303 с. Мехбалиев М.М. Составление карты балльной оценки экспозиции слова // Изв. РГО. 2007. Т. 139, вып. 1. С. 75-84. Червяков В.А. Составление изолинейной карты балльной оценки экспозиции склонов. Барнаул, 1997. 7 с.
7.
Поступила в редакцию
14 апреля 2008 г.
