Проблема сохранения уникальных геосистем и рационального природопользования в границах центральной экологической зоны оз. Байкал остро обсуждается на самом высоком – федеральном уровне власти. На большей части Прибайкалья функционирует расширенная система особо охраняемых природных территорий (заказников, заповедников, национальных парков), призванных сохранить первозданность и разнообразие неповторимых ландшафтных и пейзажных комплексов уникального региона.
Современная тенденция потепления климата северного полушария сопровождается рядом негативных следствий, связанных с увеличением числа случаев экстремальных погодных явлений, обусловленных атмосферными блокированиями и нарушением западного переноса [1]. Для территории Прибайкалья участились случаи экстремальных засух, сопровождаемых устойчивым ростом годовых температур воздуха и снижением годовых величин сумм осадков [2].
На фоне происходящих климатических изменений усиливаются последствия воздействия природных и антропогенных факторов на геосистемную структуру территории, выраженные в увеличении длительности восстановительной динамики (восстановления вертикальных и латеральных связей), а в ряде случав – в разрушении инвариантной структуры и трансформации геосистем.
Вопросы оценки и прогноза изменений геосистемной структуры территории под воздействием внешних факторов для целей управления рациональным природопользованием региона является основой современных географических исследований.
Территория исследования. Территория исследования – Приольхонье – расположена в средней части западного побережья оз. Байкал, непосредственно напротив о. Ольхон. Район является репрезентативным в отношении основного деструктивного фактора трансформации геосистем и включает территории технического участка № 2 (колхоз «20-го съезда КПСС») Бугульдейского участкового лесничества, Сарминской дачи Ольхонского участкового лесничества Иркутской области и Онгуренского лесничества Прибайкальского государственного природного национального парка.
Геосистемная организация района исследования определяется его положением в Байкало-Джугджурской физико-географической области. Климатические условия формируются в значительной степени под влиянием местных физико-географических факторов, прежде всего орографии и водной массы озера, обусловливающих проявление барьерно-теневого, аридно-котловинного и подгорного эффектов.
Приморский хребет, образующий западный борт Байкальской котловины, оказывает значительное влияние на формирование мезоклиматических условий в этой части котловины и определяет парагенетическое развитие и существование уникального сочетания контрастных по природным режимам таежных и степных геосистем, являющихся характерной особенностью данной территории.
Материалы и методы исследования
Одним из ведущих факторов преобразующей динамики геосистем района являются пожары. Согласно схеме пирологического районирования Прибайкалья [3] леса Приольхонья относятся к категории с повышенной потенциальной горимостью, обеспечиваемой благоприятными климатическими и лесорастительными условиями. Это ухудшает пожарную обстановку в регионе. Так, только в 2014–2015 гг. зарегистрированы значительные площади (более 200 км2), пройденные растительными пожарами разной интенсивности [4].
Для выявления территорий, подверженных пирогенному фактору, вычисления площадей гарей использовались разновременные космические снимки Landsat 8 (OLI) в период с 2000 г. Преимущество отдавалось снимкам осеннего сезона во временном промежутке – с окончания пожароопасного периода до начала формирования снежного покрова (конец сентября – начало октября) и уровнем облачности менее 20 %; при их отсутствии применялись весенние снимки следующего года в период после схода снежного покрова (начало июня).
Источником информации о породном составе древостоя, подверженного горению в указанный период, послужили лесотаксационные материалы М 1:25 000 Министерства лесного комплекса Иркутской области и Прибайкальского государственного природного национального парка. Информация о геосистемной структуре исследуемой территории получена по карте «Ландшафты юга Восточной Сибири» (1977 г.). Наложение контуров гарей на карту породного состава и ландшафтную карту производилось в среде ГИС.
Прогнозные исследования преобразований геосистем Северного Приольхонья после пирогенного воздействия производились с использованием опубликованных материалов по изучению динамических изменений компонентов геосистем: сукцессионных серий биогеоценозов (А.В. Белов, В.Н. Моложников, Н.С. Гамова [5] и др.), структурного изменения почвенного покрова [6], эволюционного развития геосистем [7], с использованием карты растительности юга Восточной Сибири под редакцией А.В. Белова (1971), а также планов лесонасаждений Министерства лесного комплекса Иркутской области и Прибайкальского государственного природного национального парка.
Результаты исследования и их обсуждение
Пирогенный фактор вызывает динамические преобразования природных комплексов, связанные с изменениями всех компонентов. При этом восстановительная динамика геосистем определяется процессами самоорганизации в условиях изменяющегося климата и по этой причине может также идти в направлении коренной трансформации со сменой инварианта (рисунок, таблица).
Прогноз преобразования геосистем северного Приольхонья после пирогенного воздействия 2014–2015 гг.: 1–6 – трансформация структуры геосистем (таблица); 7 – восстановительная динамика
Прогноз преобразования геосистем северного Приольхонья и развития комплекса физико-географических процессов после пирогенного воздействия (по [10])
|
№ п/п |
Геосистемы, подверженные влиянию пирогенного фактора |
Производные геосистемы |
Физико-географические процессы |
|
1 |
Водоразделы и пологие склоны мохово-лишайниковые местами олуговелые (пустошные) в сочетании с зарослями кедрового стланика |
Длительное восстановление лишайникового покрова – 20–50 лет, кедровостланикового покрова – более 80 лет. Восстановление через заросли ольхи кустарниковой и березки Миддендорфа. На части ареала возможно замещение курумами |
Деградация многолетней мерзлоты; усиление процессов выноса мелкозема, солифлюкции, заболачивания; интенсификация курумообразования |
|
2 |
Склоновые кедровые кустарниково-зеленомошные (рододендрон золотистый) местами с баданом |
Восстановление через кедр. В условиях усиления засушливости климата региона на части ареала возможна смена на лиственничные и сосновые |
Гибель древостоев; усиление эрозионных процессов и солифлюкции, смыв напочвенного покрова и мелкозема, формирование ветровалов в сторону оз. Байкал преобладающими северо-западными ветрами |
|
3 |
Склоновые лиственнично-кедровые чернично-мелкотравно-зеленомошные |
Восстановление через сосново-лиственничное сообщество чернично-зеленомошной группы. В условиях усиления засушливости климата региона на части ареала возможна смена на сосново-лиственничные |
В верхних частях по долинам рек таяние многолетней мерзлоты и усиление процессов заболачивания. Усиление эрозионных процессов и солифлюкции, смыв напочвенного покрова и мелкозема |
|
4 |
Пологие склоны южных экспозиций лиственнично-сосновые рододендровые остепненные |
Затяжная стадия восстановления через степные сообщества; на части ареала смена степными разнотравно-злаковыми сообществами |
Интенсивный ветровой снос (дефляция) и смыв мелкозема, усиление эрозии при ливневых осадках редкой повторяемости, местами обнажение коренных пород на выпуклых и наветренных склонах, процессы остепнения |
|
5 |
Крутые склоны сосново-лиственничные редкостойные в сочетании со степными полынными низкотравными литофильными степями часто в сочетании с мелкодерновинно-злаковыми группировками |
Затяжная стадия восстановления по березовой серии либо смена на степные мелкодерновинно-злаковые литофильные |
Иссушение почв, развитие круглогодичного ветрового и связанного с ним аблювиального сноса, снижение мощности почвенного покрова вплоть до обнажения коренных пород, остепнение, обрушение одиночных глыб. Транзитные процессы, мало зависимые от изменения местных условий, будут идти по-прежнему |
|
6 |
Водосборные понижения кедрово-пихтовые чернично-травяно-зеленомошные |
Замена на кедровое сообщество через сукцессионную смену мелколиственных пород (тополь, осина) |
Усиление транзитных процессов |
После прохождения пожара компоненты геосистем испытывают разную степень изменения. При низовых пожарах в первую очередь деструктивному воздействию подвержены нижние ярусы растительности, главным образом напочвенный покров, продолжительность восстановления которых различна в разных типах лесов. Так, на гарях в зеленомошных типах леса мхи и лишайники погибают не только от огневого, но и от теплового воздействия при пожарах любой интенсивности [8], а первоначальное формирование напочвенного покрова происходит спустя 2–3 года и более [9].
Значительная часть территории Приольхонья, подверженной пирогенному воздействию, приходится на геосистемы подгольцовые кедровостланиковые и темнохвойных горнотаежных кедровых лесов (таблица).
Группы фаций на водоразделах и пологих склонах мохово-лишайниковые местами олуговелые (пустошные) в сочетании с зарослями кедрового стланика, находящиеся в зоне активного морозного выветривания, после прохождения пожаров на части ареала замещаются глыбовыми россыпями. Уничтожение растительного покрова, главным образом кедрового стланика, сдерживающего водную эрозию, приводит к активизации процессов смыва маломощных почв и выноса мелкозема. На выположенных поверхностях происходит медленное (по данным В.Н. Моложникова, до 80–100 лет) восстановление кедровостланиковых биогеоценозов. На участках с многолетнемерзлыми грунтами в результате увеличения поступления солнечной радиации к подстилающей поверхности развиваются процессы заболачивания, затрудняющие возобновление кедрового стланика.
Для геосистем темнохвойных лесов, чувствительных к действию пирогенного фактора, характерно усыхание и отмирание древостоя. Стадии сукцессионного восстановления климаксового сообщества часто проходят через смену пород. Воздействие огня на группы фаций водосборных понижений кедрово-пихтовых чернично-травяно-зеленомошных лесов обусловливает выпадение из состава биоценоза пихты в силу ее высокой чувствительности к пожарам и узкой экологической приспособленности, что сопровождается разрушением структуры геосистем и формированием на их месте кедровых лесов зеленомошной группы через сукцессионную смену мелколиственными породами (тополь, осина).
Отличительной особенностью восстановления кедровых лесов является его тесная связь с деятельностью кедровки, прячущей семена только под моховой покров. По этой причине восстановление кедра возобновляется только после появления мохового покрова [11]. Восстановление групп фаций склоновых кедровых кустарниково-кашкарниковых (рододендрон золотистый) зеленомошных лесов идет без смены эдификатора. Однако в условиях усиления засушливости климата региона на нижней границе ареала распространения кедровых лесов по южным склонам возможна их смена на группы фаций лиственничных и сосновых лесов (таблица). Изреживание древостоев создает условия для ветровалов уцелевших от пожара деревьев в юго-восточном направлении под действием ветра «горная». Активизируются экзогенные процессы, связанные со смывом маломощной почвы.
Процесс восстановления структурной организации групп фаций склоновых лиственнично-кедровых чернично-мелкотравно-зеленомошных лесов сопровождается сменой лесообразующей породы и протекает через стадию формирования сосново-лиственничного сообщества чернично-зеленомошной группы, которое в изменяющихся условиях фонового воздействия геосистем регионального уровня на части ареала могут сохраняться без восстановления темнохвойного элемента. В верхних частях по долинам рек таяние многолетней мерзлоты приводит к усилению процессов заболачивания и деградации лесорастительных условий, на склонах активизируются эрозионные процессы.
Деструктивное воздействие пирогенного фактора на геосистемы пологих склонов южных экспозиций лиственнично-сосновых рододендровых остепненных лесов обусловливает развитие затяжной стадии восстановления через степные сообщества. Преобразование групп фаций сосново-лиственничных редкостойных лесов в сочетании со степными полынными низкотравными литофильными и мелкодерновинно-злаковыми степями на крутых склонах в прибрежной части оз. Байкал при воздействии огня средней и высокой интенсивности сопровождается усыханием древостоя и развитием на их месте мелкодерновинно-злаковых литофильных степей.
Таким образом, динамические преобразования структуры геосистем северного Приольхонья, наметившиеся в условиях региональных изменений гидротермических условий, усиливаются благодаря пирогенному фактору. Прогнозируется длительная деградация лесорастительных условий с затяжной стадией восстановления, замещение на части ареала коренных темнохвойных лесов светлохвойными, а лиственнично-сосновых остепненных лесов, преимущественно по южным склонам, – степными сообществами.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 16-05-00902.