close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

bd000100780

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
Шишконакова Екатерина Анатольевна
Эколого-ботанические а с п е к т ы воздействия транспортной
и н ф р а с т р у к т у р ы на л а н д ш а ф т ы нефтегазодобывающих районов
севера Западной С и б и р и
Специальность 25.00.36 - геоэкология
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата географических наук
Москва - 2005
Диссертационная работа выполнена на кафедре физической геофафии
биолого-географического факультета
Московского государственного открьггого педагогического университета
им. М.А. Шолохова
Научный руководитель:
кандидат географических наук
Курнишкова Т.В.
Официальные оппоненты:
доктор географических наук
Новикова Н.М.
кандидат биологических наук
Прилепский Н.Г.
Ведущая организация:
Всероссийский научно-исследовательский
институт охраны природы
Защита состоится « 8 » декабря 2005 г. в 15.00 часов на заседании
диссертационного совета К.212.155.03 Московского
государственного
областного университета по адресу: 107005, г. Москва, ул. Радио, 10а, ауд.82.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Московского
государственного областного университета.
Автореферат разослан « f»
ноября 2005 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
кандидат биологических наук, доце
А.В. Сердюкова
Ш
^-yns
Введение
В
последнее
время
наблюдается
весьма
интенсивное
развитие
нефтегазодобывающей отрасли на севере Западной Сибири. Так, в 2004 году в
Ханты-Мансийском АО было добыто более 250 млн. т. нефти, что выше уровня
2003 г. на 9,5%, а рост производства газа в 2004 г. относительно 2003 г.
составил в Ханты-Мансийском АО и Ямало-Ненецком АО, соответственно,
7,1% и 1,4%. В то же время, постоянно усиливающаяся эксплуатация нефтяных
и газовых месторождений обусловливает повышение нагрузки на транспортные
коммуникации и приводит к значительным нарушениям экосистем тундровой,
лесотундровой и таежной зон; в ряде случаев эти территории по состоянию
окружающей среды приближаются к районам экологического
бедствия
(Солнцева, 1998).
Особенно масштабные, многообразные и динамичные антропогенные
изменения экосистем региона происходят в процессе создания и функ­
ционирования транспортной инфраструктуры нефтегазового промышленного
комплекса.
Если
инфраструктуры
на
в
начальных
основном
этапах
сводится
к
обустройство
прокладке
транспортной
зимников
(район
водораздела Нумто), то в уже освоенных районах в коридорах коммуникаций
(например, по линии Нефтеюганск - Пыть-Ях - Сентябрьский) обычно
совмещаются железные дороги, автотрассы с развитой сетью подъездных путей,
нефте-, газо-, водопроводные коммуникации, ЛЭП; здесь же находятся
многочисленные промплощадки объектов нефтегазового комплекса. При этом,
в процессе строительства линейных сооружений на каждый нормативный
гектар отвода реальное отчуждение составляет 10-15 га (Тишков, 1996).
Особенно большой урон окружающей среде наносят прорывы нефтепроводов, в
результате которьлх на территории Х М А О ежегодно происходит до 2000
аварийных разливов нефти (Макеев, 2001).
Несмотря на это, до сих пор не разработана методика универсальной
оценки
степени
изменения
повреждения
экологических
ландшафтов,
условий,
в
количественно
первую
очередь,
отражающая
связанных
с
трансформацией питательного режима и влажности. Известны лишь работы,
посвященные вопросам качественного изменения растительности в условиях
комплексного воздействия объектов инфраструктуры нефтегазового комплекса
(Полкошникова, 1982; Гашев и др., 1988; Захаров, Шишкин, 1988; Игошева,
1988; Маковский, 1988; Седых, 1996; Экология ХМАО, 1997; Чижов, 1998;
Москаленко, 1999; Макеев, 2001 и др.). Вместе'-етяКГЕл^^еднее время при
индикахдии экологических условий широкоеожл|ЯС|(ЯАениаполучили шкалы
Л.Г. Раменского (Раменский и др., 1956), позволяющие, в частности,
количественно оценивать степень увлажненности и богатство биогеоценозов
элементами питания (трофность) (Цыганов, 1983; Львов, 1986; Булохов, 19%;
Миркин и др., 2001; Телеснина, 2001; Аветов и др., 2003 и др.), в том числе их
изменения под влиянием антропогенных факторов (Казанская, Утехин, 1971;
Лапшина, 1986.). Аналогичные шкалы были разработаны также и для
центральной Европы (Ellenberg, 1974; Landolt, 1977). Актуальность применения
шкал Раменского для оценки естественных и антропогенно измененных
ландшафтов таежной зоны Западной Сибири определяется достаточно высокой
исходной контрастностью и значительной изменчивостью экосистем в процессе
техногенньлх воздействий как раз по этим градиентам среды.
Таким образом, цель данного исследования заключается в выявлении
закономерностей трансформации растительного покрова и экосистем севера
Западной Сибири в результате создания и функционирования транспортной
инфраструктуры нефтегазодобывающего комплекса.
Для достижения намеченной цели бьши поставлены следующие задачи:
- Проанализировать по литературным и фондовым данньпл влияние
создания
и
развития транспортной инфраструктуры
(включая
влияние
нефтезагрязнения) на экосистемы нефтегазодобывающих районов севера
Западной Сибири.
- Выявить характер трансформации растительности севера Западной
Сибири под влиянием транспортных систем нефтегазового комплекса.
- Провести оценку экологических условий естественных и нарушенных
ландшафтов северо- и среднетаежной подзон таежной зоны Западной Сибири
методом ординации, предложенным Л.Г. Раменским.
Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что:
- выполнены детальные описания естественной и нарушенной раститель­
ности по трассам коммуникаций в районе озера Нумто (подзона северной
тайги). Сургутском Полесье и Обь-Иртышском междуречье (подзона средней
тайги) на репрезентативных ключевых участках, всесторонне отражающих
ландшафтное разнообразие территорий и спектр наблюдаемых нарушений.
- впервые систематически проанализированы особенности изменения
растительности ландшафтов зон тундры и тайги (северной и средней) Западной
Сибири в зависимости от характера, видов воздействия и этапности создания
транспортных коммуникаций.
- впервые произведена количественная оценка направленности и степени
техногенной трансформации экосистем таежной зоны Западной Сибири по
трендам богатства элементами питания (трофности) и общей увлажненности.
Практическая значимость работы. Выполненные исследования могут
послужить основой для оценки последствий нерегулируемых техногенных
воздействий на природные ландшафты северной части Западно-Сибирской
равнины
в
условиях
интенсивного
хозяйственного
освоения
и
для
проектирования мероприятий по их рекультивации.
Апробация работы. Результаты работы были представлены и обсуждены
на заседаниях кафедры физической географии
биолого-географического
факультета МГОПУ им. М.А.Шолохова (Москва, 2001, 2005); научной сессии
МГОПУ им. М.А.Шолохова за 2004 г. (Москва, 2005); Международной научной
конференции "Экология и биология почв" (Ростов-на-Дону, 2005); научном
коллоквиуме кафедры почвоведения Ганноверского университета (Ганновер,
Федеративная Республика Германия, 2005).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5
глав и выводов; изложена на 191 стр. машинописного текста, включает 7
таблиц и 7 рисунков. Список литературы содержит 164 наименований на
русском, английском и немецком языках.
Глава 1. Влияние создания и развития транспортной инфраструктуры на
экосистемы нефтегазодобывающих районов севера Западной Сибири
(обзор литературы)
Строительство и эксплуатация объектов транспортной инфраструктуры
приводит к масштабным нарушениям экологической обстановки в регионе.
Значительный ущерб экосистемам наносится внедорожной транспортной
техникой и природно-техническими системами (линейными и площадными
инженерными сооружениями)
(Быкова, 1995; Великанова, 1989; Гарагуля,
Невечеря, 1989; Гречищев и др., 1983; Давиденко, 1998; Дедков, 1995;
Добринский, Коробейникова, 1988; Дьяконов, 1980; Егурцов, Сулейманов, 2001;
Мазур, 1988; Марахтанов, Ушаков, 1992; Мельник, Михайлов, 1983; Мельник,
1992; Миронов, 1988; Москаленко, 1999; Нефедова, 1980; Орлянский, 1985;
Попков, 1988; Ревзон, Камышев, 2001; Сатаров, 1989;
Раюшкина, 1989;
Смирнова, Виталь, 1988, Сулейманов и др., 2001; Хропов, 1987; Чижов, 1995,
1998; Шишконакова, 1999,2001,2003; Walker, 1987).
Химическое загрязнение почвенного покрова происходит практически на
всех стадиях транспортировки нефти в результате разливов собственно нефти,
нефтесодержащих продуктов (подтоварной воды, промывочной жидкости),
сильно минерализованных пластовых вод, химических реагентов, выбросов
продуктов сгорания. Негативное воздействие нефтедобычи и транспортировки
нефти обусловлено как непосредственной деградацией почвенного покрова на
участках разлива нефти, так и воздействием ее компонентов на сопредельные
среды (растительность, поверхностные и грунтовые воды, животный мир),
вследствие чего продукты трансформации нефти обнаруживаются в различных
объектах биосферы (Алиев, Гаджиев, 1977; Артемьева, 1989; Исмаилов, 1988:
Кабиров, Минибаев, 1982; Кибардин и др., 1984; Жеребцов, Масливец, 1987;
Орлов, Аммосова, 1994; Пиковский, 1981, 1993; Пиковский, Солнцева, 1981
Солнцева, 1998; Солнцева и др., 1985; Ammosova, Golev, 1988; Ellis, Adams,
1961; Hosstettler et al.; 1992; Ganster et al., 1993 и др.). Сильными токсикантами
по отношению к растительности являются содержащиеся в нефти летучие аро­
матические углеводороды и некоторые растворимые в воде фракции нефти, а
так же солевые растворы, воздействие которых
приводит к значительным
аномалиям в развитии растений и их гибели (Артемьева и др., 1988;
Веселовский, Вшивцев, 1988; Гайнутдинов и др., 1988; Гашев и др., 1988;
Грищенко, 1982; Демиденко, Демурджан, 1988; Захаров, Шишкин, 1988
Игошева, 1988; Маковский, 1988; Невзоров, 1976; Оборин и др., 1988
Серебряков, 1960; Шилова, Макаров, 1985; Amakiri, Onofeghara, 1984; De Ong
et al., 1972; Griffin, Calder, 1977; Hadson et al., 1977; Hutchinson, Freedman, 1978).
Вопросы влияния дорожного строительства и прокладки трубопроводов
на сопредельные растительные сообщества севера Западной Сибири," в
особенности в связи с воздействием линейно-инженерных коммуникаций на
экосистемы криолитозоны, освещены в ряде работ (Акульшина и др., 1984
Андрияшкина, 1990; Дружинина, 1983; Крючкова, 1992; Москаленко, 1999;
Полкошникова, 1982; Сорокина, 2003; Сулейманов и др., 2001; Чигир, 1992
Шилова, 1977 и др.).
Глава 2. Особенности природных условий севера Западной Сибири
В
главе освещаются физико-географические аспекты, в том числе
особенности климата, рельефа, почв, растительности, гидрологии севера
Западно-Сибирской низменности. Рассматриваются подходы к ботаникогеографическому районированию территории.
Глава 3. Объекты и методы исследований
В настоящей работе в качестве
основного индикатора нарушенности
экосистем была выбрана растительность, как один из самых пластичных и
тесно связанных с другими компонентов окружающей среды.
Сбор данных осуществлялся в различных регионах севера Западной
Сибири, отличающихся как комплексом природных условий, так и спецификой
антропогенного воздействия в каждом из них.
На полуострове Ямал (зоны тундры и лесотундры) на фоне выраженных
явлений криолитопедогенеза основные нарушения связаны с прокладкой и
эксплуатацией железнодорожной линии Обская - Бованенково. Оценка
техногенного влияния проводилась по описаниям растительности из фондовых
материалов АО ЦНИИС и АО Ленгипротранс.
В подзоне северной тайги исследования проводились на участках в
районе озера Нумто (природный парк «Водораздел Нумто»). Эта территория
характеризуется нарушенностью, свойственной начальной стадии освоения при геологической и сейсмической разведке. Транспортные коммуникахщи в
данном случае представлены временными зимними трассами («зимниками»).
Среднее Приобье (подзоны северной и средней тайги), напротив,
относится к числу давно освоенных нефтегазодобывающей промышленностью
регионов с развитой транспортной сетью. Часть ключевых участков распо­
лагалась по трассам коммуникаций Сургутского Полесья, ландшафты которого
отличаются господством верховнлх болот с вкраплением лишайииковососновых биогеоценозов. Исследование нарушенности других экосистем
среднетаежной подзоны производилось в одном из крупнейших коридоров
коммуникаций Западной Сибири: Нефтеюганск - Пыть-Ях - Сентябрьский.
Всего
было
составлено
около
200
геоботанических
описаний
естественных и нарушенных фитоценозов.
С целью оценки экологических условий естественных и нарушенных
местообитаний
был
использован метод экологической
ординации
Л.Г.
Раменского (Раменский и др., 1956), позволяющий, количественно оценить
параметры увлажненности и богатства биогеоценозов элементами питания
(трофность).
Электронная карта развития экологических ситуаций в коридоре
коммуникаций Нефтеюганск - Пыть-Ях - Сентябрьский ( М 1 : 200 000) была
выполнена в программе Maplnfo Professional (версия 7.0) на основе материалов
фотосъемки ИСЗ, топографических карт, а также полевых данных автора.
8
Глава 4. Трансформация растительности севера Западной Сибири под
влиянием транспортных систем нефтегазового комплекса
4.1. Трансформация растительности Среднего Приобья (подзоны северной и
средней тайги") под влиянием транспортных систем нефтегазового комплекса
В озерно-болотной пойме Оби большое значение имеет фактор антро­
погенного переобводнения, вызванный подпруживанием водотоков системой
техногенных насыпных линейных сооружений на фоне, в целом, слабой
естественной дренирующей способности территории. Пионерными видами
зарастания на загрязненных площадях выступают дпиннокорневищные виды
осок - осока вздутоносая, о. вздутая, о. водная, а также
растения из
экологической группы гидрофитов - кизляк кистецветный, хвощи и др.
В
процессе рекультивации в подобных ландшафтах сильнее всего
страдает осока дернистая. На поверхности поселяются зеленые мхи (Ceratondon
purpureus), предпочитающие
участие
череды
незадернованные почвы. Резко возрастает
трехраздельной,
щавеля
приморского,
и,
особенно,
крестовника татарского. Исчезновение же вейников, возможно, связано с
усилением
гидроморфизации
местности.
Распространение
нефтяных
загрязнителей на территории ложбинно-гривистой поймы Оби происходит по
межгривным понижениям. Формирующиеся в пойме после проведения
рекультивационных мероприятий вторичные ценозы отличает увеличение
видового разнообразия с большим участием рудеральных видов.
Верховые (олиготрофные') болота по коридору коммуникаций большей
частью
представлены
сосново-кустарничково-сфагновыми
сообществами
(рямами). Важнейшим фактором изменения питательного статуса верховых
болот при загрязнении нефтью является эвтрофикация, наблюдаемая на всех
стадиях восстановительной сукцессии. По прошествии 15-20 лет после
нарушения возможна полная смена растительности с доминированием почти
исключительно эвтрофных элементов - осоки заливной, о. сероватой, о. вздутой,
вейника Лангсдорфа, рогоза широколистного, кипрея железистостебельного,
горичника болотного, щавеля водного, пушиц многоколосковой
и рыжей,
частухи подорожниковой, щавеля водного, а на микроповышениях - вейников,
полевицы побегоносной и зеленых мхов (Calliergon gigantum и др./ При этом,
элементы олиготрофной флоры сохраняются лишь в виде примесей. В
древесном ярусе сосна обыкновенная уступает место мелколиственным
породам - березе белой и ивам - филиколистной и пепельной. В результате
загрязнения в поверхностном горизонте почвы торфонакопление приобретает
эвтрофную направленность. При рекультивации рямов доминирующая роль
переходит к вейникам наземному и Лангсдорфа, щавельку, из сеянных трав тимофеевке луговой.
В низинных Сэвтрофных') болотах, часто представляющих собой лесные
пойменные болота (софьО. локализация загрязнений происходит по узким
извилистым формам руслового рельефа. В
первую очередь
выпадают
древесный и мохово-лишайниковый ярусы. На наиболее обводненных участках
сохраняются осоки вздутоносая, водная и дернистая, сабельник болотный, вех
ядовитый, кизляк кистецветный и др.; на повышенных элементах рельефа вейник Лангсдорфа, хвощ лесной, подмаренник болотный, иван-чай, таволга
вязолистная, княженика и др.
По периферии переходных (мезотрофных) осоково-сфагновых болот при
воздействии слабого загрязнения формируются разнотравно-злаково-осоковые
фитоценозы с повышенным видовым разнообразием за счет поселения
лисохвоста короткоостного, кипреев болотного и железистостебельного, рогоза
широколистного, осоки сероватой,
вейника Лангсдорфа, подмаренника
трехнадрезанного. Наиболее устойчивы к сильному загрязнению вех ядовитый,
щавель водный, череда лучистая.
Таежные
сообщества, представленные
в
ненарушенном
состоянии
сосново-пихтово-кедрово-еловыми (с участием березы и осины) лесами и
сосняками-беломошниками, чаще всего подвержены комплексным нарушениям,
поскольку
суходольные леса служат наиболее удобными землями для
обустройства объектов нефтегазового комплекса и прокладки коммуникаций.
При нефтезагрязнении тайги наиболее толерантными оказываются элементы
травяно-кустарничкового яруса, в частности, брусника, багульник болотный,
линнея северная, седмичник европейский и др. К ним примешиваются иван-чай,
ситники нитевидный и альпийский, а в полосе влияния инженерно-линейных
сооружений, кроме того,
осока сероватая и пушицы. При механических
нарушениях, связанных с полным уничтожением первоначального почвеннорастительного покрова, образуются рудеральные сообщества с участием березы
белой, ивы пятитычинковой,
корзиночной и пепельной, рудерального
разнотравья, а в локальных понижениях - осоки острой, ситника альпийского,
кипрея болотного и др. При нарушениях линий стока на месте таежных
участков формируются вторичные болота.
10
4.2. Нарушенность экосистем по трассам зимников в районе оз. Нумто (подзона
северной тайги^
На исследованном отрезке зимняя трасса пролегает по верховому
сосново-кустарничково-сфагновому болоту, местами переходящему в грядовомелкомочажинное, и отдельным узким песчаным грядам с
лишайниково-
кустарничковыми сосняками. Из характерных техногенных воздействий на
трассах зимников отмечаются механические нарущения, приводящие
к
снижению общего проективного покрытия растительности до значений от 1-2
до 15-20% и локальному развитию почвенной эрозии.
Флористический состав изменяется, как за счет его обеднения, так и, в
некоторой степени, за счет внедрения нехарактерных для верховых болот видов.
Фактически растительный покров болот на зимниках представлен травянокустарничковым ярусом. Как и везде на механически поврежденных верховых
торфах,
значительно повышается роль морошки, отдельными куртинами
разрастается осока шаровидная. Клюквы обыкновенная
и мелкоплодная
выпадают полностью, а березка карликовая наблюдгСется лишь единичными
экземплярами. Ряд растений приурочен к определенным формам техногенного
микрорельефа: Кассандра занимает днища микропонижений, а пушица
влагалищная - их краевые части и склоны. На участке зимника, пограничном с
минеральной гривой, было отмечено внедрение эвтрофных гигрофитов - осоки
вздутой и пушицы
многоколосковой.
вследствие воздействия
движителей
Растительность угнетена не только
транспортных средств, но также и
за счет сокращения вегетационного периода из-за увеличенной мощности и
переуплотненности снежного покрова.
4.3. Трансформация растительности полуострова Ямал (зона тундры и
лесотундры') под влиянием транспортно-хозяйственного обустройства
инфраструктуры нефтегазового комплекса
В
условиях бездорожья проходы транспортных средств вызывают
значительные
нарушения
почвенно-растительного
ландшафтов, усиливающиеся
деструктивными
покрова
тундровьпс
криогенными процессами.
Дренированные местообитания восстанавливаются значительно медленнее
гидроморфных, однако, во всех случаях отмечается смена экологических
условий в направлении увеличения увлажнения и, соответственно, увеличение
доли гигрофитов в составе растительного покрова. В целом, наиболее активное
11
14
13
а
4-J
12
11
11
\
^
10
1"
t:
.
Л
Q.
7
h"
6
5
1>
..К^
,
а
-
1
f^
Ж^
^
I 1
ц^v
^
Ai^
i
■
^
f
\
4
3
о 6.8
72
76
80
84
88
92
96
100
увлажнение
Нарушенные леса. Виды наруиииий
а карьеры и выемки
—*—насыпи
—•— перемешивание грунта
—•— нарушение стока
-Н—загрязнение нвф|ъю
комплексное воэдейстеие
—»<—рекультивированные участки
Ненарушенные леса
—й—еловые с пихтой, кедром, сосной, березой
-о— березовые с пихтой, елью, кедром, хвощево-зеленомошные
■ пихтовые с елью, кедром, пихтой, березой
—«—кедровые с сосной, елью, пихтой, бербэой
—о—сосновые кустарничкоео-зеленомошные
ш осиновые
■ смешанные
—ж—заболоченные
Рис, 1. Экологические условия по трендам трофности и увлажнения для
нарушенных и ненарушенных лесных (таежных) экосистем
104
Рис. 2. Карта развития экологических ситуаций в коридоре коммуникаций
Нефтеюганск - Пыть-Ях - Сентябрьский
13
Условные обозначения
D
Я
Ш
■
■
Ш
П
П
■
Ш
Ш
Ш
Я
Н
Ш
Ш
Ш
О
Неклассифицированные участки
Водные объекты
Мезотрофные болота - сильнонарушенные
Мезотрофные болота • слабонарушенные
Мезотрофные болота - средненарушениые
Озерно-болотная пойма Оби - слабонарушенная
Озерно-болотная пойма Оби - средненарушенная
Олиготрофные болота (рямы) - сильнонарушенные
Олиготрофные болота (рямы) - слабонарушенные
Олиготрофные болота (рямы) - средненарушенныс
Ложбинно-гривистая пойма Оби - слабонарушенная
Ложбинно-гривистая пойма - средненарушенная
Эвтрофные болота (согры) - слабонарушенные
Эвтрофные болота (согры) - средненарушениые
Таежные леса - сильнонарушенные
Таежные леса - слабонарушенные
Таежные леса - средненарушениые
Урбанизированные территории
Инженерно-линейные коммуникации
14
12
л
О
10
§ 8-
9-^ •
1а в
»-
€
0
в
4
гО
&
'■Щ
®-
2
72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100
увлажнение
—Ф— ненарушенные рямы
—А— рекультивированные участки рямов
ни—участки рямов с нарушенным стоком -@ участки рямое, загрязненные нефп)Ю
Рис.3. Экологические условия по трендам трофности и увлажнения для рямов
13,5
13
12.5
s! 12-
И'
о
g 11,5 t
11
g- 10,5
10 9,5 2
9
7
♦
А^
.'.
~7 К
а
^-
f
/\
^—"-V \
к—
1
••
■•^
~-^ (
• \
>
•
74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 КЮ
увлажнение
—«— ненарушенные участки грив
—А— нарушенные участки грив
—•—ненарушенныеучастки межгривных понижений
Ш нарушенные участки межгривных понижений
Рис.4. Экологические условия по трендам трофности и увлажнения
для ложбинио-гривистой поймы
15
участие в зарастании нарушенных площадок принимают осоки и пушицы.
Низким восстановительным потенщ1алом обладают кустарники и кустарнички.
Наиболее медленные темпы восстановления свойственны лишайникам.
Для
природы Ямала
разработка
карьеров представляет
наиболее
значительный по масштабам и степени нарушения природных сообществ тип
техногенного вмешательства. Зарастание карьеров проходит в основном за счет
представителей таких семейств как Злаковые, Осоковые, Сложноцветные,
Гречишные, Хвощевые, Ивовые. Лишайники на нарушенных субстратах не
встречаются. Песчаные карьеры и насыпи из песка служат источниками
эоловых процессов, в результате которых в относительно сухие и теплые
периоды года растения испытывают недостаток влаги, а на наиболее близких к
очагу воздействия участках возможно их погребение песком.
При нефтезагрязнении резко снижается общее проективное покрьггие. К
числу толерантных к нефтезагрязнению видов относятся пушица Шейхцера и
крестовник арктический.
Одна из серьезных проблем - обводнение прилегающих
к трассам
территорий вследствие перераспределения стока. Подтопление участков
кустарничково-морошково-лишайниково-моховой и пятнисто-полигональной
кустарничково-осоково-лишайниково-моховой
тундр
приводит
к
формированию на их месте вторичных пушицевых, злаково-пушицевых и
осоково-пушицевьлх сообществ с упрощенной ярусной структурой. Кустарники,
кустарнички и лишайники,
производных
сообществах
присутствовавшие в коренных ценозах, в
на
наиболее
обводненных
местообитаниях
отсутствуют. Основная роль в формирующихся в таких условиях фитоценозах
принадлежит пушице Шейхцера, п. многоколосковой и арктофиле рыжеватой.
4.4. Зависимость состояния растительного покрова таежных и болотных
ландшафтов от содержания углеводородов в почве (на примере Сургутского
Полесья)
С целью уточнения зависимости состояния растительности таежных и
болотных ландшафтов от содержания углеводородов в почвах были проведены
исследования в регионе Сургутского Полесья в течение 2000-2004 гг.
Проведенное нами сопоставление химико-аналитических даннЕлх по
содержанию углеводородов в подзолах и болотных торфяных почвах и
показателей состояния растительности не дает основания для рассмотрения
первых в качестве достоверных прямых показателей состояния растительности,
а сами данные не позволяют в полной мере спрогнозировать направленность и
16
характер восстановительных сукцессии. Определенно лишь можно утверждать,
что почти полная гибель растительности сопряжена с концентрациями
углеводородов в органогенных горизонтах свыше 33%. В связи с этим, считаем
возможньпл для градации «сильное загрязнение» снизить порог концентраций с
принятых в настоящее время 40% (Экология ХМАО, 1997) до 30%.
Глава 5. Оценка экологических условий естественных и нарушенных
ландшафтов Среднего Приобья методом экологической ординации
Оценка изменений экологических условий по шкалам Раменского
осуществлялась на основе описаний растительности Обь-Иртышского между­
речья и Сургутского Полесья, через которые проходят основные коридоры ком­
муникаций нефтегазового комплекса региона. Балльные промежутки шкал
увлажненности и трофности ненарушенных ландшафтов приведены в таблице.
Учитывая
многообразие
антропогенных
воздействий
и
их
разнонаправленное влияние на ландшафты обследованной территории, нами
были выделены следующие группы трансформаций исходных ландшафтов:
механические нарушения (карьеры и выемки, насыпи, перемещение грунта);
гидрологические нарушения (в первую очередь, вследствие
естественного стока); загрязнение нефтью и
нарушений
легкорастворимыми солями;
нарушения с совокупным действием нескольких из вышеперечисленных
факторов; рекультивация нефтезагрязненных участков; нарушения, связанные
с прокладкой и эксплуатацией автозимников.
Для доминирующих на междуречных пространствах смешанных хвойномелколиственных лесов выявлены следующие закономерности (рис. 1). На
насыпях в ряде случаев отмечается определенный рост увлажнения (на
13,5%),
однако, наибольшее внимание заслуживает увеличение показателя
трофности - в среднем на 134%. Аналогичная тенденция характерна также для
карьеров и выемок. Гораздо больший рост увлажненности наблюдается на
участках с нарушенным стоком, в первую очередь, подпруженных инженернолинейными сооружениями (на 26,7%). Относительное увеличение трофности
составляет в этом случае около 100%. Подобный рост показателя богатства
почв на субстратах, лишенных плодородного горизонта, мы связываем как с
увеличением доступности минеральных элементов из-за перемешивания грунта,
так и с улучшением аэрации почв.
Весьма неоднозначно влияние загрязнения нефтью и сопутствующими
поллютантами на таежные почвы. Обладая выраженными гидрофобными
17
Таблица
Оценка экологических условий (увлажненности и трофности) естественных
ландшафтов Центрального Приобья по шкалам Л.Г. Раменского
Тип ландшафта
Суходольные
смешанные
хвойномелколиственные
кустарничковозеленомошные леса
Суходольные
сосняки
кустарничковозеленомошные и лишайниковые
Суходольные сосняки с участием ;ц)угих
хвойно-мелколиственных пород
Заболоченные
смешанные
хвойномелколиственные
кустарничковосфагновые леса
Заболоченные сосняки сфагновые
Олиготрофные
сосново-кустарничковосфагновые болота (рямы)
Олиготрофные грядово-мочажинные болота
-гряды
- мочажины
Мезотрофные
кустарничково-осоковосфагиовые болот*
Мезотрофные
сосново-березовокустарничково-травяно-сфагновые болота и
лесоболотные системы (галья)
Эвтрофные
древесно-кустарничковотравяно-моховые болота (согры) - гривы
высокие
Эвтрофные
древесно-кустарничковотравяно-моховые болота (софы) - ф и в ы
низкие, берега
Эвтрофные
древесно-кустарничковофавяно-моховые
болота
(софы)
межфивные понижения
Пойма Юганской Оби - ложбины и
межфивные понижения, нижние части
склонов ф и в
Пойма
Юганской
Оби
- фивы
и
прирусловые валы
Пойма Юганской Оби - равнинная озерноболотная
Баллы
увлажненности
(в скобках указаны
средние значения)
71,1-78,0(74,4)
Баллы трофности
(в скобках указаны
средние значения)
69,5-73,6 (72,2)
3,0-3,9(3,6)
73,0
5,1-5,2
78
4,8
82
4,3-5,8(5,0)
3,5
82,9-90,1 (86,7)
2,4-3,4(3,0)
83,8-86,6 (84,8)
91,8-93,7 (92,8)
88,7
2,6-3,4 (3,0)
3,6-3,8 (3,7)
84,7
5.0
73,3
7.4
87,5
5.5
86,8
10,1
86,2-96,6 (91,5)
9,8-12,3 (10,8)
72,8-87,3(81,0)
10,0-11,9(11,2)
94,2-95,5 (95,0)
9,6-10,5 (10,1)
4,5
18
свойствами, нефть, с одной стороны, на выровненных участках препятствует
инфильтрации воды вглубь почвенного профиля, создавая поверхностное
переувлажнение (и, соответственно, обеспечивая повышение
показателя
увлажненности до 80,3), а, с другой стороны, на наклонных поверхностях способствует латеральному сбросу избытка влаги, в силу чего уровень
увлажненности либо эквивалентен таковому для ненарушенных лесов (74-75),
либо даже несколько ниже него (70,5). Трофность увеличивается с 5,0 до 6,3.
На рекультивированных участках увлажненность варьирует в пределах
78,8 - 97,7. Вместе с тем, отчетливо прослеживается тренд резкого повышения
трофности: до 9,9-12,1.
При
комплексных
приобретает
нарушениях
трансформация
экосистем
также
значительный размах: средние значения увлажненности
и
трофности достигают соответственно 94 и 10 баллов.
Экологические условия сосновых лесов трансформируются в том же
направлении, что и у смешанных лесов: увлажненность повышается до 75-88, а
трофность - до 3,8-7,8.
Для гидроморфных (болотных и пойменных) биогеоценозов, в отличие от
лесных,
малохарактерны
механические
нарушения,
в
то
же
время
антропогенные трансформации, чаще всего, связаны с загрязнением нефтью и
легкорастворимыми солями. Несколько меньшую роль играют комплексные и
гидрологические нарушения, а также рекультивационное воздействие.
На
участках
нефтезагрязнения
сосново-кустарничково-сфагновых
сообществ Грямов) (рис. 3) происходит увеличение трофности, очевидно,
сопряженное со степенью загрязнения, кратностью, возрастом разливов. При
этом диапазон колебания трофности варьирует в достаточно широких пределах
- от 4,1 до 11,8. Показатель гидроморфности при загрязнении либо не
изменяется вообще, либо в условиях сильной замазученности возрастает - в
пределах 5-10%. Подобная тенденция выражена и при гидрологических
нарушениях, хотя максимальный прирост значений гидроморфности в этом
случае составляет 14%.
При рекультивации рямов трофность на положительных элементах мик­
рорельефа резко возрастает (до 8,2-13 баллов), увлажненность не повышается, а
на отдельных участках под действием фрезерования даже понижается.
При нефтезагрязнениях на олиготрофных грядово-мочажинных комп­
лексах отмечается незначительное увеличение трофности и увлажненности для
всех их элементов. Наиболее сильные изменения, с повышением в 3 раза,
происходят по тренду трофности на рекультивированных старовозрастных
19
разливах. Несомненно, что в данном случае имеет место смена (очевидно,
временная) типа почвообразовательного процесса, наблюдаемая также и у
рямов.
В
результате прокладки автозимника по грядово-мелкомочажинному
болоту водораздела Нумто трофность увеличивается в среднем на 40%,
особенно в местах пересечения автозимником линий стока болотных вод. При
этом, степень увлажненности остается на исходном уровне, характерном для
крупных гряд.
Мезотрофные
болота,
в
целом,
характеризуются
возрастающей
трофностью на фоне отсутствия явлений гидроморфизации для относительно
малозагрязненных участков с высоким проективным покрытием. При сильном
загрязнении на мезотрофных болотах, приуроченных к окраинным комплексам
(например,
на
стыке
эвтрофикации имеют
верхового
болота
и тайги), напротив,
несколько меньшие масштабы, в
увлажненность повышается.
явления
то время как
В эвтрофных древесно-кустарничково-травяно-моховых болотах (сограх)
при нефтяньрс загрязнениях нарушаются экосистемы низких грив, склонов,
участков береговой линии, а также межгривные понижения. Однако, в этом
случае
морфоскульптура
пойменной
поверхности
обеспечивает
удовлетворительный дренаж и, таким образом, эффект переувлажнения почвы,
обусловленный
ослабленной
инфильтрацией, не создается. Исключение
составляют выровненные замкнутые понижения, в которых либо вообще не
наблюдается
возобновление
растительности,
либо
поселяются
только
отдельные длиннокорневищные гидрофиты, и в этом случае увлажненность
достигает 94-100 баллов. Весьма характерно, что 94 ступень представляет
собой
важный
качественный
рубеж, разграничивающий
местообитания
болотных гигрофитов и гидрофитов (Львов, 1986). Выше него рост увлажнения
приводит к поднятию уровня грунтовых вод до почвенной поверхности.
Довольно
неоднозначно
в
сограх
проявляется
влияние
загрязнения
углеводородами и на трофность: ее значения либо эквивалентны изначальным,
либо даже снижаются.
На загрязненных и рекультивированных участках равнинной озерно-
болотной поймы Юганской Оби отмечено незначительное уменьшение
увлажнения (в среднем на 4,8%). Показатели трофности не изменились по
сравнению с рассчитанными для исходных сообществ, что, вероятно, связано с
достижением уже в естественных условиях максимально возможных для
пойменных экосистем этого типа значений трофности.
20
Для ложбинно-гривистой поймы (рис. 4) Б условиях загрязнения нефтью
увлажнение
оставалось
на
уровне
естественных
значений,
на
рекультивированных участках оно несколько снижалось - на 4,6%. В то же
время, как на нефтезагрязенных участках, так и на рекультивированных,
отчетливо проявилась тенденция к росту трофности (до 17%).
Для
оценки
существующей
экологической
ситуации
в
коридоре
коммуникаций Нефтеюганск - Пыть-ях - Сентябрьский и прилегающих к нему
территориях, а также
прогнозирования ее развития в будущем, была
составлена карта развития экологических ситуаций исследованного района
среднетаежной
подзоны
(рис.
2).
Выявленные
контуры
ландшафтов,
характеризующихся вышеприведенными трендами развития трофности и
гидроморфизма,
нарушенности.
были дополнительно разделены на ареалы 3-х степеней
Контуры
сильнонарушенных
территорий
отображают
соответствующие ландшафты с глубоко трансформированными экосистемами,
причем, антропогенные изменения охватывают большую часть контура.
Средненарушенные
трансформации,
ландшафты
выявляются
по
начальным
стадиям
часто связанным с локальным воздействием транспортной
инфраструктуры.
При этом, доля площади нарушенных ландшафтов в
границах контура составляет менее 50%. Наконец, в качестве потенциально
трансформируемых
земель показаны участки, на которых
воздействие
транспортной инфраструктуры до сих пор не привело к сколько-нибудь
существенным изменениям или таковое вообще отсутствует. Однако, в
дальнейшем, здесь можно ожидать глубокие площадные преобразования,
очевидно,
соответствующие
аналогичным
тенденциям,
выявленным
в
настоящей работе. Подобное предположение основывается на концепции
развития транспортных сетей, последовательно проходящих стадии дерева,
простой
(безостовной)
Несомненно,
и
сложной
значительным
циклической
импульсом
к
сети
развитию
(Тархов,
1989).
разветвленной
транспортной сети в Среднем Приобье послужит необходимость дальнейшего
ресурсного
освоения
территории,
включая
добычу
торфяного
сырья,
представляющего собой важный стратегический природный ресурс региона
(Лисе и др., 2001).
Анализ
пространственной структуры ландшафтов, прилегающих
к
коридору Нефтеюганск - Пыть-ях - Сентябрьский, позволяет прогнозировать в
дальнейшем значительный рост площади территорий, подвергающихся сильной
(возрастающей в 3-4 раза) эвтрофикации, за счет вовлечения в сферу влияния
транспортных сетей крупных массивов верховых сосново-кустарничково-
21
сфагновых болот, остающихся в настоящее время в стороне от основной оси
указанного коридора.
Выводы
1. В
коридорах коммуникаций в подзонах средней и северной тайги
Западной Сибири установлена определенная закономерность приуроченности
специфичных видов наущений (механических нарушений, гидрологических
нарушений,
загрязнения,
рекультивации,
комплексных
нарушений)
к
определенным типам ландшафтов.
2. В
пойме
Оби
при
загрязнении
и
последующей
рекультивации
наблюдается активное внедрение адвентивных видов при резком €01фащении
участия в травостое дерновинных осок. Полная смена видового состава расти­
тельного покрова наблюдается при загрязнении верховых болот одновременно
нефтью и солевыми растворами, а также при механических нарушениях лесных
экосистем. После
рекультивации загрязненных олиготрофных сосново-
кустарничково-сфагновых болот видовое разнообразие повышается в 2-3 раза.
3. По экологическим шкалам Л.Г. Раменского произведена индикация
общей увлажненности и трофности естественных ландшафтов северной и
среднетаежной подзон Западной Сибири. Для каждого из типичных для этого
региона ландшафтов установлены характерные балльные промежутки шкал по
указанным факторам среды.
4. Выявлена
широкая
дифференциация
экосистем
увлажненности и трофности в результате различных
по
трендам
антропогенных воз­
действий, связанных с функционированием нефтегазодобывающей промыш­
ленности и ее транспортной инфраструктуры в рассматриваемом регионе.
Наиболее масштабные преобразования испытывают суходольные хвойномелколиственные леса, в то время как наименьшие изменения в трофности и
увлажненности прослеживаются в изначально гидромсффных эвтрофных
экосистемах - в сограх и заболоченных участках поймы Оби.
5. В целом, во всех обследованных нарушенных ландшафтах Среднего
Приобья отмечается рост трофности и увлажненности, однако в ряде случаев
наблюдается обратная тенденция (рекультивированные участки в ложбинногривистой пойме Оби, загрязненные нефтью таежные участки на склонах). На
старых разливах нефти по сосново-кустариичково-сфагновым болотам в
22
результате
эвтрофикации
возможна
смена
направления
болотообразовательного процесса с олиготрофного на эвтрофное.
6. Отличительной особенностью олиготрофных сосново-кустарничковосфагновых болот является большая амплитуда колебания показателя трофности
при их загрязнении и нарушении стока.
7. Установлено,
что
содержание
углеводородов
(нефтепродуктов)
в
органогенных горизонтах торфяных и таежных почвах (на примере Сургут­
ского Полесья) не является достоверным показателем состояния раститель­
ности в диапазоне концентраций от 1 до 33%. Между тем, содержание углево­
дородов выше 33% всегда приводит к почти полной гибели растительности.
8. В
подзонах лесотундры и южной тундры прохождение тяжелых
транспортных
средств,
функционирование
строительно-планировочные
линейных
сооружений
вызывают
работы
и
повышение
гидроморфности экосистем вследствие нивелирования микрорельефа, уничто­
жения и переуплотнения верхних почвеннькгоризонтов,нарушения сезонномерзлого слоя, а также конструктивных особенностей линейных природнотехнических
систем.
При
техногенных
нарушениях
в
тундровых
и
лесотундровых ландшафтах, почвы которых представлены песчаными и
супесчаными
разновидностями,
может
происходить
ксероморфизация
растительности.
9. Анализ пространственной структуры ландшафтов, прилегающих к
коридору Нефтеюганск - Пыть-ях - Сентябрьский, позволяет прогнозировать в
дальнейшем значительный рост площади территорий, подвергающихся сильной
(возрастающей в 3-4 раза) эвтрофикации, за счет вовлечения в сферу влияния
транспортных сетей крупных массивов верховых сосново-кустарничковосфагновых болот, остающихся в настоящее время в стороне от основной оси
коридора.
10. Полученные данные по изменению статуса трофности и увлажненности
целесообразно использовать в практической деятельности при инвентаризации
загрязненных и деградированных земель - с целью оценки их общей
нарушенности, а также при выборе эффективных способов рекультивации и
определении очередности проведения соответствующих мероприятий.
23
Список работ, опубликованных по теме диссертации:
1. Шишконакова Е.А. Устойчивость природных комплексов северных
районов Западной Сибири в условиях хозяйственного освоения // Ландшафтная
экология, вып. 1, М.: РИЦ «Альфа», 1999, с. 87-93.
2. Шишконакова Е.А. Анализ влияния эколого-геофафических факторов на
развитие транспортной инфраструктуры
и выбор транспортных средств в
районах Крайнего Севера (на примере полуострова Ямал) // Ландшафтная
экология, вып.2, М.: РИЦ «Альфа», 2001, с. 108-118.
3. Шишконакова Е.А.
Гусеницами по хрупкому ягелю. // Энергия:
экономика, техника, экология. 2001, № 1, с. 52-56.
4. Шишконакова Е.А. Анализ влияния природных процессов на развитие
транспортной
инфраструктуры
северных
районов
Западной
Сибири7/
Ландшафтная экология, вып.З, М., РИЦ «Альфа», 2003, с. 107-126.
5. Аветов Н.А., Курнишкова Т.В., Шишконакова Е.А. Трансформация
растительного
покрова
Обь-Иртышского
междуречья
под
влиянием
транспортных систем нефтегазового комплекса// Ландшафтная экология, вып. 4,
М.: РИЦ «Альфа», 2004, с. 5-13.
6. Аветов Н.А., Шишконакова Е.А. Фитоиндикация нарушенности почв
верховых болот в нефтегазоносных районах центрального Приобья //Экология
и биология почв. Материалы Международной научной конференции. Ростов
н/Д: Изд-во Росиздат, 2005, с. 11-12.
7. Абрамова Л.И., Аветов Н.А., Курнишкова Т.В., Шишконакова Е.А.
Оценка экологических условий естественных и нарушенных ландшафтов
Среднего Приобья на основе фитоиндикации // Ландшафтная экология, вып. 5,
М.: РИЦ «Альфа», 2005, с. 10-20.
Объем 1,5 пл. Тираж 100 экз. Москва, АПРФ
IH21003
РНБ Русский фонд
2006-4
19638
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
1 095 Кб
Теги
bd000100780
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа