CC BY
201
УДК 574
ШВАРЦМАН Юрий Григорьевич, доктор гео-лого-минералогических наук, профессор кафедры географии и геоэкологии, директор Центра экологических исследований Поморского университета. Автор более 180 научных публикаций, в т. ч. 6 монографий (в соавт.)
БОЛОТОВА Галина Николаевна, аспирантка Института экологических проблем Севера Уральского отделения РАН. Автор 9 научных публикаций
БОЛОТОВ Иван Николаевич, кандидат биологических наук, зам. директора Института экологических проблем Севера Уральского отделения РАН по научным вопросам. Автор 70 научных публикаций, в т. ч. двух монографий (в соавт.).
ИГЛОВСКИЙ Станислав Анатольевич,
кандидат географических наук, научный сотрудник лаборатории комплексного анализа космических и наземных данных для экологических целей Института экологических проблем Севера Уральского отделения РАН. Автор 45 научных публикаций
СТРУКТУРА И ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ ПРИРОДНЫХ КОМПЛЕКСОВ СОЛОВЕЦКОГО АРХИПЕЛАГА *
Природные комплексы, Соловецкий архипелаг, пространственное распределение, факторы
Настоящая статья продолжает серию публикаций, обобщающих результаты Соловецкой комплексной экспедиции Поморского университета и Института экологических проблем Севера, работающей с 2001 г. Основное направление деятельности экспедиции - изучение природной среды Соловецких островов с использованием материалов наземных и космических съемок. В предыдущих статьях была дана общая оценка геоэкологического состояния архипелага [1], выполнен анализ ряда групп энтомофауны [2, 3], рассмотрены меха-
МАТЕРИАЛЫ
Статья основана на материалах оригинальных исследований сотрудников Соловецкой комплексной экспедиции в период с 2001 по 2004 г. Карта основных маршрутов и ключевых участков работ экспедиции приведена в предыдущих статьях [1, 2].
Для оценки характера пространственного распределения и площадного соотношения природных комплексов по территории Соловецкого архипелага было выполнено дешифрирование спектрозонального космического снимка спутника Landsat 7 (дата съемки 21.06.2000 г.) методом кластерного анализа без обучения в модуле i.cluster ГИС-пакета
низмы формирования экстразональных биоценозов района [4] и ряд других проблем.
Ранее нами отмечалось большое типологическое разнообразие природных комплексов на территории Соловецкого архипелага и их высокая комплексность в пространстве [1, 4]. Цель этой статьи - обобщение и анализ данных о структуре и пространственном распределении природных комплексов Соловецких островов. В наших предыдущих статьях данные вопросы затрагивались лишь фрагментарно.
И МЕТОДИКИ
GRASS 5.0.3 (совместно с кандидатом географических наук М.Ю. Гофаровым).
Смысловая интерпретация результатов дешифрирования выполнена на основе материалов наземных полевых экспедиционных исследований, проведенных на территории архипелага в 2001-2004 гг. Они включали в себя геоботанические описания (в 2004 г. описания выполнялись кандидатом биологических наук Е.Ю. Чураковой при участии Е.А. Пономаревой), микроклиматические и почвенные исследования на 39 ключевых участках, для каждого из которых была сделана инструментальная координатная привязка (GPS
* Исследования выполнены при поддержке Фонда содействия отечественной науке, Уральского отделения РАН, РФФИ (проекты № 05-04-97508, 05-05-97512, 05-05-64430 и № 05-05-97510), администрации Архангельской области и Соловецкого историко-архитектурного и природного музея-заповедника.
GARMIN III Plus). Изучение морфометрических параметров котловин озер проведено методом профилей эхолотирования (эхолот FB 2000), сопряженного с инструментальной координатной привязкой начальных и конечных точек профилей (в проведении работ и обработке материалов участвовали М.Ю. Гофа-ров, Д.Ю. Поликин и др.). Для оценки гидрохимических особенностей водоемов проводился отбор смешанных проб воды с последующим химическим анализом в аккредитованной лаборатории Центра Госсанэпиднадзора по Архангельской области.
На основе перечисленных материалов построена растровая карта природных комплек-
РЕЗУЛЬТАТЫ
Зональные природные комплексы на территории Соловецкого архипелага представлены крайне северными лесами, притундро-выми редколесьями и криволесьями, которые занимают примерно 70% площади архипелага. Крайне северные хвойные леса располагаются в центральных областях о. Большой Соловецкий и в западной части о. Анзер (рис. 1), причем можно выделить два подтипа данных природных комплексов.
Первый из них развивается на среднеподзолистых иллювиально-железистых почвах, отличающихся относительно большой мощностью, с песчаными и супесчаными верхними горизонтами. Основу растительного компонента этого подтипа составляют типичные северотаежные ельники, характеризующиеся хорошим жизненным состоянием, высоким бонитетом древостоя и густым кустарниковым подлеском из рябины обыкновенной (Sorbus aucuparia) и можжевельника обыкновенного (Juniperus communis). Живой надпочвенный покров хорошо развит и представлен
сов Соловецкого архипелага, на которую была наложена электронная карта озер масштаба 1:10000. Для объяснения полученных данных использовалась карта конвективного теплового потока масштаба 1:1 000 000, полученная с помощью дешифрирования снимков космических аппаратов серии NOAA (радиометр AVHRR), любезно предоставленная нам В.И. Горным (Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН). При анализе и интерпретации результатов исследований были использованы данные лесоустройства и архивные материалы Соловецкого музея-заповедника.
ИССЛЕДОВАНИЙ
в основном черникой (Vaccinium myrtillus). Из трав обильны щучка извилистая (Avenella flexuosa) и голокучник трехраздельный (Gymnocarpium dryopteris). Второй подтип крайне северных лесов формируется на болотно-подзолистых и торфяно-перегнойных почвах. Здесь преобладают ельники-долгомош-ники с угнетенным древостоем и слабо выраженным травяно-кустарничковым ярусом.
Притундровые комплексы развиваются на побережье о. Б. Соловецкий, в центре о-вов Анзер и Б. Муксалма, а также на территории малых островов (рис. 1). Здесь на сла-бодренированных пологих склонах гряд формируются маломощные слабоподзолистые каменисто-песчаные почвы, а в межгрядовых впадинах - болотно-подзолистые или торфя-но-глеевые. Растительный компонент представлен редколесьями с доминированием низкорослой сосны (Pinus sylvestris) либо кустарниковой формы березы извилистой (Betula tortuosa). В кустарниковом ярусе присутствует береза карликовая (Betula nana), ива сизая
Рис. 1. Карта распределения природных комплексов на территории Соловецкого архипелага (по результатам дешифрирования снимка спутника Landsat 7 и данным наземных гео-ботанических исследований, генерализация на пороге 15 пикселей) [4]: 1 - ельники; 2 -сосняки сфагновые и болота с сосной; 3 - сосняки лишайниковые; 4 - березняки с Betula pubescens и осинники; 5 - березовые криволе-сья с Betula tortuosa в сочетании с фрагментами вороничных тундр и болот; 6 - воронич-ные тундры с фрагментами березовых криво-лесий (с Betula tortuosa) и болот; 7 - необ-лесенные кустарничково-сфагновые болота;
8 - березово-еловые леса (Picea obovata, Betula pubescens); 9 - участки с широким развитием антропогенно преобразованных природных комплексов; 10 - озера
(Salix glauca) и можжевельник (Juniperus communis, J. sibirica). В напочвенном покрове доминирует вороника гермафродитная (Empetrum hermaphroditum) и лишайники рода Cladina, присутствуют кустарнички и в небольшом количестве травы: лерхенфельдия извилистая (Avenella flexuosa), марьянник луговой (Melampyrum pratense) и др. Проективное покрытие травяно-кустарничкого яруса не превышает 5-10%.
Экстразональные природные комплексы. Особенностью Соловецкого архипелага явля-
ется наличие на его территории природных комплексов, не характерных для данной природной зоны. Это, с одной стороны, тундровые приморские равнины, а с другой - еловые, смешанные и мелколиственные леса разнотравного типа.
Тундровые природные комплексы занимают примерно 4,5% площади архипелага и формируются прежде всего на малых островах (Б. и М. Муксалмы, о-ва Заяцкие), занимают всю восточную часть о. Анзер, а также встречаются на восточном и юго-восточном побережье о. Б. Соловецкий (рис. 1). Почвообразующие породы представлены песчано-валунными отложениями, а сами почвы по своей структуре близки к тундровым: их профиль представлен маломощным (2-3 см) торфянисто-грубогумусовым горизонтом песчаного или легкосуглинистого механического состава, расположенным непосредственно на материнской породе.
Основу растительного компонента тундровых природных комплексов составляют кустарнички. Наиболее обильны вороника гермафродитная (Empetrum hermaphroditum), арктоус альпийский (Arctous alpina), в меньшей степени брусника (Vaccinium vitis-idaea), голубика (Vaccinium uliginosum), черника (Vaccinium mirtyllus). В мохово-лишайниковом ярусе многочисленны различные виды кладин (Cladina rangiferina, Cladina mitis и др.). Кустарниковый ярус представлен березой карликовой (Betula nana), ивой сизой (Salix glauca) и можжевельником (Juniperus communis, J. sibirica). Растения характеризуются угнетенным жизненным состоянием, низкорослостью и стремлением к переходу в стелющуюся форму.
Еловые, смешанные и мелколиственные леса разнотравного типа обнаружены только в центральной и северной части о. Б. Со-
ловецкий и занимают примерно 15% его площади. Наибольшее развитие они получили на севере, где расположены в виде широкого полукольца, ветви которого направлены к югу (рис. 1). Почвенный покров здесь отличается относительно большой мощностью и представлен дерновосильноподзолистыми супесчаными или суглинистыми почвами. Верхний ярус растительности составляют еловые, березовые и осиновые древостои с примесью сосны, отличающиеся относительно высоким бонитетом и хорошим жизненным состоянием. Живой напочвенный покров представлен кустарничками: черникой
(Vaccinium mirtyllus), голубикой (Vaccinium uliginosum) и такими травами, как марьянник луговой (Melampyrum pratense), майник двулистный (Maianthemum bifolium), золотарник обыкновенный (Solidago virgaurea), седмичник европейский (Trientalis europaea), герань лесная (Geranium sylvaticum), кислица обыкновенная (Oxalis acetosella), голокучник трехраздельный (Gymnocarpium dryopteris), ожи-ка волосистая (Luzula pilosa) и др.
Интразональные природные комплексы представлены на территории архипелага только болотными комплексами, которые развиты на островах архипелага в разной степени (рис. 2). Наименее заболочен о. Б. Соловецкий - болота занимают всего 15% территории [5], причем в его центральной части встречаются лишь немногочисленные мелкие верховые болота, а также сплавины на озерах. Болотные комплексы сконцентрированы в южной части острова, где преобладают верховые и переходные грядово-мочажинные болота, расположенные в межсельговых понижениях рельефа и образующие болотные системы.
Их растительный компонент представлен сосняками сфагновыми с преобладанием в
травяно-кустарничковом ярусе вереска обыкновенного (Calluna vulgaris), морошки (Rubus chamaemorus), багульника болотного (Ledum palustre), пушицы влагалищной (Eriophorum vaginatum). На побережье встречаются дист-рофные болотные комплексы южноприбело-морского типа с грядами из вереска обыкновенного (Calluna vulgaris), вороники черной (Empetrum nigrum), морошки (Rubus chamaemorus), различных кладин (Cladina) и сфагновыми мочажинами (наиболее обилен Sphagnum fuscum). Присутствуют также небольшие осоковые болота, представляющие собой зарастающие водоемы, а также болота напорного грунтового питания [6]. Кроме того, здесь обнаружены гетеротрофные болота аапа-типа - Печаковское и Березово-Топ-ское. Аапа-комплекс включает гряды с сосной (Pinus sylvestris), вереском обыкновенным (Calluna vulgaris), осоками (Carex sp.) и сфагнумом (Sphagnum fuscum), а также мочажины с хвощом топяным (Equisetum fluviatile), вахтой трехлистной (Menyanthes trifoliata) и разными видами зеленых мхов.
Заболоченность о. Анзер составляет 25%, болотные комплексы расположены здесь достаточно равномерно, исключение составля-
% 70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 -0 -
О. Б. Соловецкий О. Анзерский О. Б. Муксалма
Рис. 2. Соотношение озерности и заболоченности территории (%) крупнейших островов Соловецкого архипелага: 1 - озерность (по данным дешифрирования снимка спутника Landsat 7); 2 - заболоченность (по Г.Н. Колосовой [5])
s
ет возвышенная центральная часть острова [5]. Наиболее крупные болота находятся на юге острова, они типологически сходны с болотами о. Б. Соловецкий.
На о. Б. Муксалма заболочена большая часть территории (67%) [5]. В западной части острова на побережье были обнаружены уже описанные выше болота южноприбеломор-ского типа, а ближе к центру - олиготрофные сосново-пушицево-осоково-сфагновые болота на плоских вершинах крупных гряд и гетеротрофные сосново-кустарничково-осоко-во-сфагновые комплексы у их подножия. В восточной части острова на приморской равнине существует комплекс болот аапа-типа общей площадью примерно 1200 га [7]. Растительное сообщество сходно с таковым на аапа-болотах южной части о. Б. Соловецкий.
Антропогенные природные комплексы.
Антропогенно трансформированные природные комплексы занимают 0,27% территории архипелага. Из них 5,48 км2 приходится на сельскохозяйственные угодья, а 2,18 км2 -на поселения [8]. Подобные природные комплексы сконцентрированы в основном в районе п. Соловецкий, для них характерны повышенные температуры грунтов, маломощный и местами отсутствующий почвенный покров. Растительный компонент представлен сильно трансформированными сообществами, сформированными из сорно-рудеральных видов, имеющих адвентивное происхождение.
Кроме того, к антропогенным комплексам относятся луга, использовавшиеся монастырем как сенокосные угодья. На данный момент на долю луговых природных комплексов приходится всего 0,1-0,2% площади архипелага. Они располагаются в основном около скитов - Секиро-Вознесенского, Сав-ватиевского и Исакиевского на о. Б. Соло-
вецкий; Голгофо-Распятского и Свято-Троицкого на о. Анзер; Свято-Сергиево-Радонеж-ского на о. Б. Муксалма. Здесь преобладают суходольные луга, которые развиваются на дерновослабоподзолистых почвах средней мощности, легкосуглинистых по механическому составу, слабокислых по реакции среды. Задернованность почвы составляет 6080%, а толщина гумусового горизонта не превышает 2-2,5 см.
Растительность лугов довольно разнообразна. Влажноразнотравные луга развиты на богатых почвах, в растительности преобладают манжетки (Alchemilla sp.), герань луговая (Geranium pratense), бодяк разнолистный (Cirsium heterophyllum). На пустошных лугах, произрастающих на олиготроф-ных почвах, доминируют щучка извилистая (Avenella flexuosa), погремок малый (Rhinanthus minor), марьянник луговой (Melampyrum pratense) и др. Крупнозлаковые луга на влажных мезотрофных почвах характеризуются высоким обилием ежи сборной (Dactylis glomerata), чины луговой (Lathirus pratensis), герани луговой (Geranium pratense). Влажные луга на олиготрофных почвах отличаются доминированием щучки дернистой (Deschampsia cespitosa), овсяницы луговой (Festuca pratensis), клевера лугового (Trifolium pratense) и др.
На территории архипелага есть и другие природные комплексы антропогенного происхождения, которые не вносят значительного вклада в его ландшафтную структуру, но представляют немалый интерес. В первую очередь это ботанический сад «Хутор Горка» на о. Б. Соловецкий, который является одним из самых северных ботанических садов Европы. Здесь были сформированы довольно богатые окультуренные почвы, гумусовый горизонт которых достигает 12-15 см. Кол-
лекция растений-интродуцентов создавалась с 1822 г. и насчитывает на данный момент 426 видов.
Озерные природные комплексы вносят значительный вклад в ландшафтную структуру территории архипелага. По результатам дешифрирования космического снимка, здесь находится 376 озер, причем 90% (337) из них расположено на о. Б. Соловецкий. Среднее значение озерности по территории архипелага составляет 8,88%, при этом озер-ность о. Б. Соловецкий заметно выше и достигает 11,63% [9]. Водоемы по происхождению являются ледниково-тектоническими, ледниково-аккумулятивными, ледниково-эрозионными и реликтовыми. Озера на островах архипелага расположены неравномерно: например, на о. Б. Соловецкий водоемы образуют три компактные группы: западную, северо-восточную и юго-восточную.
По нашим данным, средняя площадь озер на территории архипелага составляет 0,076 км2 и варьирует в пределах от 0,011 км2 на о. М. Муксалма до 0,078 км2 на о. Б. Соловецкий [9]. Таким образом, все озера Соловецкого архипелага относятся к классу малых и очень малых озер. По показателю относительной глубины (а), соотносящему среднюю глубину озера с площадью его зеркальной поверхности, все исследованные озера относятся к классу глубоких и очень глубоких (а = 6,18^35,70) (рис. 3, 4). Соловецкие озера представляют собой бессточные водоемы замедленного водообмена с ярко выраженной вертикальной термической, газовой и химической стратификацией.
Средняя величина общей минерализации озер архипелага составляет 25-30 мг/л, а жесткость воды в среднем равна 0,37 мг-экв/л. Таким образом, по химическому статусу воды всех озер архипелага относятся к кате-
Север Длина, м Юг
0 100 200 300 400 500
Запад Длина, м Восток
Рис. 3. Морфометрические профили через котловину оз. Круглое Орлово: север - юг (а), запад - восток (б). Заштрихована часть котловины, представляющая собой криптодепрессию
Рис. 4. Морфометрический профиль через котловину оз. Святое с островом и прилегающим участком территории
гории ультрапресных и очень мягких вод. По мере продвижения от побережья к центру островов соотношение К1++Na1+/Cl1-, маркирующее степень влияния моря на минеральный состав вод, увеличивается от 0,86 до 1,73 при среднем значении 1,00. Гидрохимическая формула озер также зависит от их местоположения. Воды центральных озер ближе к сульфатно-натриевому подтипу континентальных вод, а воды прибрежных - к хлор-магниево-му подтипу морских. Соловецкие озера бедны биогенными веществами: общее количе-
ОБСУЖДЕНИЕ
Распределение природных комплексов на суше подчинено широтной зональности, связанной со снижением суммарной солнечной радиации, поступающей на поверхность планеты от экватора к полюсам. Согласно современным данным, одним из наиболее информативных климатических параметров для характеристики широтной зональности природных комплексов является среднеиюльская температура воздуха [11]. Через Соловецкий архипелаг проходит среднеиюльская изотерма 12 °С [12], на равнинной части Северной Евразии маркирующая границу между северной тайгой и лесотундрой. Поэтому зональными для Соловецкого архипелага являются крайне северные леса, притундровые редколесья и криволесья. Они занимают большую часть территории: около 70% всей площади архипелага и 55% о. Б. Соловецкий. В пределах одной природной зоны главным фактором, определяющим степень гетерогенности природных комплексов, традиционно считается рельеф. И действительно, характер распределения зональных, а также интразональ-ных природных комплексов на территории Соловецкого архипелага во многом связан с
ство азотсодержащих ионов во всех исследованных нами озерах не превышает 0,36 мг/л. На территории архипелага присутствуют озера всех уровней биологической продуктивности: от олиготрофных до загрязненных эв-трофных. Озерные природные комплексы архипелага на протяжении четырех веков служили объектом хозяйственной деятельности монастыря, результатом которой стало создание не менее 20 озерно-канальных систем (ОКС), расположенных в основном на о. Б. Соловецкий [10].
РЕЗУЛЬТАТОВ
их геоморфологическим статусом. С точки зрения выраженности рельефообразующих процессов территорию архипелага можно условно разделить на три зоны:
- рельеф ледникового происхождения, представленный грядово-холмистой моренной равниной;
- рельеф флювиогляциального происхождения, представленный всхолмленной зандро-вой равниной;
- рельеф морского происхождения, представленный морской террасированной (пять и более уровней) равниной.
Эти виды рельефа обуславливают развитие определенных подтипов зональных и ин-тразональных природных комплексов через свои возрастные, орографические, микроклиматические и другие характеристики.
Крайне северные еловые леса развиваются в основном на территории грядово-холмистой моренной равнины, занимающей наиболее высокий орографический уровень и характеризующейся благоприятными микроклиматическими и почвенными условиями. Причем еловые леса первого из выделенных нами подтипов приурочены к высоким морен-
ным холмам и грядам, где вследствие хорошей дренированности данной местности развиваются в условиях автоморфного увлажнения. Еловые комплексы второго подтипа развиваются в условиях полугидроморфного увлажнения в межгрядовых и приозерных понижениях рельефа. Притундровые природные комплексы формируются на озовых песчаных грядах в пределах наклонной зандровой равнины либо на наиболее высоких террасах морской равнины на основе бедного слабо-дренированного субстрата под влиянием изменчивых микроклиматических условий.
Тот факт, что интразональные природные комплексы представлены на Соловецких островах исключительно болотами, объясняется отсутствием хорошо развитой гидрографической сети, в связи с чем пойменные природные комплексы здесь практически отсутствуют. На территории архипелага преобладают верховые (68,7% заболоченной территории) и переходные (30,2%) болота. На низинные болота приходится лишь 1,1% площади. Такое частотное распределение типов болотных комплексов соответствует выявленному для материковой части области и отражает те же закономерности.
Интересен характер площадного соотношения заболоченных территорий на разных островах архипелага, которое колеблется от 15% на о. Б. Соловецкий до 67% на о. Б. Мук-салма, что обусловлено особенностями рельефа этих островов. Чем выше орографический статус моренных форм рельефа и чем больше их преобладание в площадном отношении над флювиогляциальными и морскими равнинами, тем меньше заболоченность данного конкретного острова. Это связано с тем, что рельеф во многом определяет качественные и количественные характеристики троф-ности болот.
Так, на территории хорошо дренированной грядово-холмистой моренной равнины встречаются лишь немногочисленные мелкие олиготрофные болота, приуроченные к микропонижениям рельефа. С другой стороны, общая заболоченность зандровой равнины составляет 25-30% и складывается из олиго-трофных болотных комплексов на озовых грядах, а также гетеротрофных и мезотрофных на территории зандровых полей. Здесь преобладают характерные для всего беломорского региона сосново-сфагновые болота. Морская террасированная равнина островов отличается большим разнообразием болотных комплексов от типичных южноприбеломор-ских до встреченных только в этой местности эвтрофных болот напорного грунтового питания и болотных комплексов аапа-типа.
Наличие на территории Соловецкого архипелага экстразональных природных комплексов совершенно не укладывается в рамки широтной зональности. Очевидно, что тундровые биоценозы для этой территории мы можем рассматривать как экстразональные более северного облика, а леса, близкие к среднетаежным, - более южного облика [4]. Факты, выявленные при анализе их пространственного распределения, заставляют отказаться от традиционных представлений о жесткой детерминации природных комплексов факторами зональности и рельефа.
Приуроченность тундровых природных комплексов к рельефу морской террасированной равнины должна рассматриваться не как основной фактор их формирования, а лишь как предпосылка этого процесса. В целом развитие и устойчивое существование тундровых комплексов определяют следующие факторы [4]:
- охлаждающее воздействие Белого моря в результате поднятия придонных холодных
вод к северу от архипелага и прохождения холодных течений у его северных и северозападных берегов [12];
- преобладание в течение вегетационного периода холодных ветров северо-восточного направления [12], оказывающих не только охлаждающее, но и иссушающее воздействие на растительность;
- относительная молодость данных комплексов, так как занимаемые ими морские террасы появились после завершения среднеголоценовой морской трансгрессии в результате снижения уровня моря и поднятия земной коры в этом районе [13].
Вследствие относительной молодости тундровых природных комплексов и пессималь-ных климатических условий почвенный слой развит крайне слабо, а растительность характеризуется бедным флористическим составом с преобладанием тундрово-таежных и аркто-альпийских видов, а также видов болот и северных морских побережий.
Наличие на территории Соловецкого архипелага лесов, близких к среднетаежным, также не укладывается в рамки широтной климатической зональности. Это явление уже достаточно давно привлекало внимание исследователей. В старых работах наличие таких комплексов на о. Б. Соловецкий пытались объяснить действием теплых течений [14], однако наибольшего развития экстразональ-ные леса достигают в северной части острова, испытывающей интенсивное воздействие холодных водных масс. В последующем появление таких лесов связывали с моренными формами рельефа, где в результате относительно зрелого возраста ландшафтов в условиях хорошей дренированности, благоприятных микроклиматических условий образовались почвы, более богатые элементами питания [13].
Как показали сопоставления контуров рельефа и растительности, проблема этим также не исчерпывается [4]. Выявлены определенные особенности почвенного покрова, благоприятные для развития растительности, но в целом почвенный компонент не выходит за рамки зональных характеристик. Экстра-зональный характер природных комплексов наиболее ярко проявляется в травяно-кустар-ничковом ярусе, для которого характерно большое проективное покрытие и высокое обилие травянистой растительности, отличающейся присутствием южных широтных элементов в видовом составе.
По данным дистанционного зондирования (спутник NOAA-AVHRR, материалы В.И. Горного), для Соловецких островов характерны аномалии повышенного конвективного теплового потока на дневной поверхности (до 40-50 Вт/м2). В зоне их действия формируются тепловые аномалии в подстилающих породах интенсивностью порядка 20-25% от минимальных значений [4]. Вероятно, эти аномалии являются одним из ведущих факторов формирования экстразональ-ных лесов, близких к среднетаежным [9]. Приуроченность более южных видов растений к местам эндогенного выноса тепла из недр отмечается и в других регионах равнинной тайги Европы [15].
Кроме разнообразных естественных факторов, влияющих на пространственное распределение природных комплексов, довольно значительный вклад в формирование ландшафтной структуры территории вносит антропогенный фактор. Он заключается обычно в трансформации естественных природных комплексов и изменении их площадных соотношений. Уникальность Соловецкого архипелага в том, что, несмотря на многовековую хозяйственную деятельность, нарушенные
природные комплексы занимают часть его территории.
Кроме того, здесь существуют антропогенные природные комплексы, сформированные в период монастырского природопользования (1436-1918 гг.). В первую очередь к таким комплексам относятся луга, использовавшиеся монастырем как сенокосные угодья. Они были сформированы на основе болотных комплексов в результате прокладки по их территориям мелиоративных каналов и сети дренажных систем с последующим сбросом избыточной влаги через функционировавшие ОКС. Впоследствии на такие мелиорированные территории неоднократно осуществлялся подсев травяной растительности. В результате произошла смена направленности почвообразующих процессов: исследования почвенного профиля данных комплексов зафиксировали смену процессов оглеения на дерново-подзолистый процесс, что позволило сформировать относительно богатый почвенный покров.
Благодаря этому сейчас луговые природные комплексы характеризуются богатством видового состава (126 видов цветковых растений и 32 вида листостебельных мхов) и вносят в биоразнообразие территории вклад, не сопоставимый со своей площадью. В настоящее время наблюдается процесс деградации этих уникальных природных комплексов вследствие того, что дренажные и озерно-канальные системы перестали поддерживаться в функциональном состоянии.
Кроме наземных природных комплексов, на территории Соловецкого архипелага существуют озерные комплексы, которые вносят значительный вклад в формирование ее ландшафтной структуры. Развитие озерных природных комплексов происходило под действием двух основных рельефообразующих
факторов - тектоники и геологической деятельности ледника. Некоторые озера на побережье островов имеют морское происхождение, их можно рассматривать как реликтовые [16].
Обращает на себя внимание разная заозе-ренность островов Соловецкого архипелага. Причина такой неоднородности неясна, ведь вся его территория является генетически единой. Возможно, это обусловлено различной интенсивностью процессов старения озер и заболачивания их водосборов, что может быть связано, во-первых, с различной степенью эрозионной расчлененности рельефа, которая играет роль естественного дренажа; а во-вторых, с различной степенью гидротехнического освоения территории. Эти выводы косвенно подтверждаются характером процентного соотношения озерности и заболоченности на различных островах архипелага (рис. 2). В силу вышеуказанных причин озерность
о. Б. Соловецкого практически на порядок выше, чем на других островах.
Но и на самом острове озера расположены неравномерно: статистическая обработка данных дистанционного космического зондирования позволила установить, что озерные комплексы архипелага характеризуются отрицательным биноминальным распределением по территории (коэффициент распределения озер R=4,79). При сравнении этих данных с результатами тектонического дешифрирования была выявлена приуроченность трех крупнейших локальных групп озер к определенным кольцевым структурам разного порядка, которые индицируют разломы земной коры. Это указывает на наличие в местах расположения кольцевых структур системы депрессий в рельефе дневной поверхности, которые были преобразованы в озерные котловины. Очевидно, что выявленные законо-
мерности говорят о важной роли тектоники как фактора пространственной организации озерных комплексов архипелага.
Следует отметить, что сами озерные комплексы обладают рядом интересных особенностей, к которым относится принадлежность большинства малых и очень малых озер к классам глубоких и очень глубоких водоемов. Такое строение обнаружено пока лишь у нескольких озер в районе Заонежья [17]. Кроме того, на территории архипелага встречены озера, чьи котловины представляют собой криптодепрессии, например оз. Круглое Орлово, являющееся аномальным по относительной глубине и имеющее врез в сушу на 6 м ниже уровня моря (рис. 3).
Помимо естественных факторов, специфика озер Соловецких островов связана с историей их гидротехнического освоения. Метод главных компонент на основе матрицы гидрохимических параметров озер показал, что трансформация озерных вод в Западной ОКС имеет два ведущих тренда, определяющих 75% суммарной дисперсии (рис. 5). Первый из них обусловлен процессами нейтрализации озерных вод (связан с рН: г = -0,90, а также величиной ХПК, содержанием железа и нитратов: г = 0,80^0,90; р<0,05), второй - с ослаблением процессов выветривания и микробиологического синтеза (связан с размерами, формой котловины озер и содержанием в воде сульфатов, аммония и нитритов: г = -0,70^-0,75, р<0,05).
Озера латеральной подсистемы (Большое Карзино и Плотичье), характеризующиеся слабокислой рН и малой интенсивностью процессов выветривания и микробиологического синтеза, образовали отдельную группу из-за их обособленности от основного направления стока транзитных вод в системе (рис. 5). Остальные озера Западной ОКС характери-
зуются близкими к нейтральным рН и обратно связанными с ней значениями ХПК, содержания железа и нитратов. Вдоль второго тренда исследованные озера расположились следующим образом: по мере прохождения транзитных вод в системе Щучье - Круглое Орлово - Средний Перт - Святое интенсивность процессов выветривания и микробиологического синтеза снижается, что может быть связано с изменением в этом ряду размеров и формы котловины озер.
Рис. 5. Ординационная диаграмма компонентного анализа (а) и интерпретационная схема главных компонент (б) процессов трансформации озерных вод в Западной ОКС Большого Соловецкого острова: 1 - последовательность стока озерных вод в системе; 2 - вектора, отражающие ведущие тренды трансформации озерных вод в системе
Изменение гидрологических режимов водоемов в сторону проточности повлияло на направленность процессов развития экосистем как самих озер, так и сопредельных водосборных площадей. В результате повысилась биологическая продуктивность озерных, луговых и лесных природных комплексов. Этот факт представляет собой пример рационального преобразования человеком природной среды.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, территория Соловецкого архипелага характеризуется высокой пространственной неоднородностью природных комплексов. В первом приближении можно выделить следующие факторы, оказывающие наиболее значимое влияние на распределение природных комплексов в пространстве:
- зональный статус территории архипелага;
- островное положение территории, обуславливающее специфику климатических особенностей;
- особенности строения и теплового состояния литосферы архипелага, вносящие вклад в теплообеспеченность природных комплексов;
- тектонический статус территории как основа всех рельефообразующих процессов;
- степень выраженности основных геоморфологических процессов и локальные особенности рельефа дневной поверхности;
- характер и интенсивность антропогенного воздействия.
Список литературы
1. Проблемы геоэкологии Соловецкого архипелага / Ю.Г. Шварцман, Г.Н. Болотова, И.Н. Болотов, Д.Ю. Поликин // Вестн. Поморского ун-та. 2002. № 3. С. 18-28.
2. Болотов И.Н., Подболоцкая М.В. Локальные фауны шмелей (Hymenoptera: Apidae, Bombini) Европейского Севера России: Соловецкие острова // Вестн. Поморского ун-та. Сер. «Естественные и точные науки». 2003. № 1(3). С. 74-87.
3. Болотов И.Н., Данилевич Е.А. Локальные фауны булавоусых чешуекрылых (Lepidoptera, Diurna) Европейского Севера России. Соловецкие острова // Вестн. Поморского ун-та. Сер. «Естественные и точные науки». 2005. (в печ.).
4. Шварцман Ю.Г., Болотов И.Н. Механизмы формирования экстразональных биоценозов Соловецкого архипелага // Экология. 2005. № 5 (в печ.).
5. Колосова Г.Н. Природно-географический анализ исторических территорий: Соловецкий архипелаг // Тр. Соловецкого отряда Морской арктической комплексной экспедиции. М., 1999.
6. Смагин В.А. Болота южной части Большого Соловецкого острова // Биоразнообразие Европейского Севера: Тез. докл. межд. конф. Петрозаводск, 2001. С. 162.
7. Кузьмина Е.О., Смагин В.А. Сфагновые мхи болот Соловецких островов // Новости систематики низших растений. 2001. Т. 34. С. 220-226.
8. Шабунина Л.Н. Определение возможной рекреационной нагрузки на Соловецком архипелаге с учетом современного состояния природных ландшафтов // Вестн. Поморского ун-та. Сер. «Естественные и точные науки». 2003. № 1(3). С. 37-41.
9. Болотова Г.Н., Болотов И.Н. Озера Соловецкого архипелага // Экология-2003: Тез. докл. межд. науч. конф. Архангельск, 2003. С. 9-10.
10. Натытник А.А., Никишин Н.А. Озерно-канальные системы Соловецких островов - памятники истории и культуры в гидросфере // Изучение памятников истории и культуры в гидросфере. М., 1990.
11. Чернов Ю.И., Пенев Л.Д. Биологическое разнообразие и климат // Успехи современной биологии. 1993. Т. 113. № 5. С. 515-531.
12. Океанографические условия и биологическая продуктивность Белого моря: Аннотированный атлас. Мурманск, 1991.
13. Никишин Н.А. Анализ развития природы Соловецких островов: Автореф. дис. ... канд. геогр. наук. М., 1986.
14. Матвеев Д.Н. Климатические и почвенные факторы Соловецкого острова в связи с сельскохозяйственным производством // Соловецкие острова. 1926. № 5-6. С. 148-150.
15. Горный В.И., Теплякова Т.Е. О влиянии эндогенного тепла Земли на формирование в бореальной зоне локальных ареалов неморальной растительности // Докл. РАН. 2001. Т. 378. № 5. С. 1-2.
16. Хеладзе И. Краткий очерк геологического строения Соловецких островов: Материалы Соловец. о-ва краеведения. Соловки, 1926.
17. Гидрогеология и гидрохимия Соловецких озер / Г.Л. Грицевская, Г.К. Кибилева, Л.А. Николаева, В.И. Семенова // Материалы по комплексному изучению Соловецких озер. Петрозаводск, 1972. С. 28-35.
Shwartsman Yury, Bolotova Galina, Bolotov Ivan, Iglovsky Stanislav
STRUCTURE AND SPACE DISTRIBUTION OF THE SOLOVETSKY ARCHIPELAGO NATURAL COMPLEX COMPONENTS
The article is based on the original investigation of Solovetskaya complex expedition from 2001 to 2004. It gives brief characteristics of the Solovetsky Archipelago natural complexes and space heterogeneity of these complexes. A number of factors having the greatest impact on the space distribution of natural complexes are emphasized.
Рецензент - Новоселов А.П., доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории проходных рыб СевПИНРО
