Западная Якутия является одним из наиболее промышленно освоенных регионов Якутии, центром алмазодобывающей промышленности России. Здесь, в бассейне р. Вилюй, осуществляет свою основную деятельность крупнейшая в мире компания АК «АЛРОСА», на долю которой приходится 29 % мировой и около 95 % российской добычи алмазов [1]. Строительство и функционирование крупных горно-обогатительных комплексов по добыче, переработке и обогащению алмазов повлекло развитие энергетики, транспорта и соответствующей инфраструктуры. Создан каскад ГЭС на р. Вилюй, проложены дороги, ЛЭП, развиты транспортная сеть, города, поселки, сельскохозяйственные объекты.
Деятельность предприятий добывающего комплекса (создание хвостохранилищ, отвалов, разработка россыпных месторождений и т.п.) неизбежно сопровождается отторжением значительных площадей природных ландшафтов. Параллельно происходит расширение транспортной сети, строительство новых населенных пунктов [2, с. 153].
Анализ современного состояния решения проблем минерально-сырьевой безопасности страны, связанной с освоением северных и северо-восточных регионов России, не позволяет в полной мере реализовать экономический потенциал Республики Саха (Якутия) и требует усиления научных исследований; как одно из направлений предусматривается изучение устойчивости мерзлотных экосистем в условиях промышленного освоения [3, с. 9].
Цель исследования: оценка степени природной устойчивости ландшафтов бассейна р. Вилюй к техногенному воздействию в условиях промышленного освоения.
Материалы и методы исследования
Устойчивость – фундаментальное свойство геосистемы, выступающее в единстве с ее изменчивостью, которое обеспечивается взаимодействием внешних и внутренних отношений [4, с. 123]. Природная устойчивость ландшафтов обусловлена свойствами стабильности и изменчивости ландшафтов, формируемых, главным образом, под влиянием климатических и геолого-геоморфологических факторов. Стабильность – постоянство параметров ландшафта, сохраняющихся в течение неопределенно долгого времени, которое обеспечивается постоянством внешних условий. Противоположность стабильности – изменчивость, способность ландшафтов переходить из одного состояния в другое, менять свою структуру и характер функционирования [5, с. 4]. В основе оценки устойчивости в области многолетнемерзлых пород лежат среднегодовая температура и льдистость грунтов. Именно они определяют характер большинства составляющих: растительности, глубины сезонного протаивания и промерзания, мерзлотно-геологических процессов. В то же время они зависят от климата, рельефа местности, характера грунтов [6, с. 25].
Результаты исследования и их обсуждение
Для определения степени устойчивости природных комплексов к механическому воздействию необходимо изучение ландшафтной структуры территории исследования.
Бассейн р. Вилюй принадлежит физико-географической стране Северо-Восточная Сибирь. Изучаемая территория подразделена на 6 ландшафтных провинций: Оленекско-Мархинскую (А), Верхнетюнгскую (Б), Туринскую (В), Вилюйско-Тунгусскую (Г), Вилюйскую (Д) и Сунтарскую (Е) [7].
На этой основе было проведено дальнейшее районирование бассейна р. Вилюй, в результате чего в пределах провинций выделено 16 макрогеохор [8].
Макрогеохора является наименьшей региональной единицей, характеризующейся единым морфогенетическим типом рельефа, стратиграфо-генетическим комплексом отложений, а также относительно однородным характером гидроклиматических условий и почвенно-растительного покрова [9].
Оценка устойчивости ландшафтов бассейна реки Вилюй к механическим нарушениям, под которыми подразумевается нарушение и удаление почвенно-растительного покрова, была произведена путем применения методик [10; 11]. Для этого были приняты их мерзлотно-литогенные, климатические и биологические характеристики, которые приведены по [12] и представлены в табл. 1.
Согласно [10], в основу оценки положен покомпонентный анализ влияния ландшафтообразующих факторов на снижение устойчивости макрогеохор (табл. 1). Применение 4-балльной системы экспертных оценок, разграничивающее степени устойчивости (табл. 2), дало возможность по сумме баллов дать оценку устойчивости каждому ландшафтному выделу. При этом наибольшие баллы присвоены наименее устойчивым ландшафтам, а наименьшие – наиболее устойчивым.
Таблица 1
Биоклиматические и мерзлотные факторы формирования ландшафтных провинций территории бассейна р. Вилюй
|
Обозначение |
Ландшафтные провинции |
Температура пород, °С |
Объемная суммарная льдистость пород, % |
Распространение многолетнемерзлых пород |
Запасы фитомассы, ц/га |
Продуктивность растительного покрова, ц/га |
Условия теплообеспеченности, град. |
Условия увлажнения (индекс сухости) |
|
А-1 |
Оленекско-Вилюйская полого-увалистая североредколесная |
–3,0…– 6,0 –4,0…–6,0 |
до 0,2 0,2–0,4 |
сплошное |
400–1000 |
средняя 40–60 |
холодные 800–1000 |
умеренно влажные 1,0–1,5 |
|
А-2 |
Мархаринская низкогорная североредколесная |
–3,0…–6,0 –4,0…–6,0 |
0,2–0,4 |
сплошное |
400–1000 |
средняя 40–60 |
холодные 800–1000 |
недостаточно влажные 1,5–2,0 |
|
А-3 |
Моркокинская пологосклоновая редколесная североредколесная |
–3,0…–6,0 –4,0…6,0 |
до 0,2 |
сплошное |
400–1000 |
средняя 40–60 |
холодные 800–1000 |
умеренно влажные 1,0–1,5 |
|
Б-1 |
Ханнинская маревая интразональная северотаежная |
–4,0…–8,0 |
0,4–0,8 |
сплошное с подозерными таликами |
400–1000 |
низкая 20–40 |
холодные 800–1000 |
умеренно влажные 1,0–1,5 |
|
Б-2 |
Тюнгская приводораздельная североредколесная |
–3,0…–6,0 –4,0…–7,0 |
до 0,2 |
сплошное |
400–1000 |
низкая 20–40 |
холодные 800–1000 |
недостаточно влажные 1,5–2,0 |
|
B-1 |
Алакитско-Олдонгдонская останцовая горно-редколесная |
–2,0…–6,0 |
до 0,2 |
сплошное |
ок. 1000 |
средняя 40–60 |
очень холодные менее 600 |
влажные 0,5–1,0 |
|
В-2 |
Большекуондинская останцовая горно-тундровая |
–8,0…–11,0 |
до 0,2 |
сплошное |
ок. 70 |
низкая 20–40 |
очень холодные менее 600 |
влажные 0,5–1,0 |
|
В-3 |
Лахарчанская грядово-маревая среднетаежная интразональная |
–1,0…–3,0 |
0,4–0,8 |
сплошное |
1200–1500 |
средняя 40–60 |
умеренно теплые 1200–1400 |
недостаточно влажные 1,5–2,0 |
|
Г-1 |
Моркокинско-Ыгыаттинская маревая северотаежная интразональная |
–4,0…–8,0 |
0,4–0,8 |
сплошное |
400–1000 |
средняя 40–60 |
холодные 800–1000 |
умеренно влажные 1,0–1,5 |
|
Окончание табл. 1 |
||||||||
|
Обозначение |
Ландшафтные провинции |
Температура пород, °С |
Объемная суммарная льдистость пород, % |
Распространение многолетнемерзлых пород |
Запасы фитомассы, ц/га |
Продуктивность растительного покрова, ц/га |
Условия теплообеспеченности, град. |
Условия увлажнения (индекс сухости) |
|
Г-2 |
Вилюйская приводораздельная пологосклоновая среднетаежная |
–1,5…–3,0 |
до 0,2 |
сплошное |
400–1000 |
средняя 40–60 |
умеренно холодные 1000–1200 |
умеренно влажные 1,0–1,5 |
|
Г-3 |
Ыгыаттинская маревая северотаежная интразональная |
–1,0…–3,0 |
0,4–0,6 |
сплошное |
1200–1500 |
средняя 40–60 |
умеренно теплые 1200–1400 |
умеренно влажные 1,0–1,5 |
|
Г-4 |
Улахан-Ботуобинская пологосклоновая среднетаежная |
–1,5…–3,0 –2,0…–3,0 |
до 0,2 0,2–0,4 |
сплошное |
1200–1500 |
средняя 40–60 |
умеренно теплые 1200–1400 |
недостаточно влажные 1,5–2,0 |
|
Д-1 |
Малоботуобинская приводораздельная сосново-лиственничная среднетаежная |
–0,8…–1,5 |
до 0,2 |
сплошное |
1200–1500 |
средняя 40–60 |
умеренно теплые 1200–1400 |
сухие 2,0-2,5 |
|
Д-2 |
Сюльдюкарская равнинная полого-склоновая лиственничная и сосново-лиственничная |
–0,8…–1,5 –1,5…–3,0 |
0,2–0,6 до 0,2 |
сплошное |
1200–1500 |
средняя 40–60 |
умеренно теплые 1200–1400 |
недостаточно влажные 1,5–2,0 |
|
Е-1 |
Мархинская межаласно-террасовая |
–2,0…–4,0 |
0,4–0,6 |
сплошное |
400–1000 |
средняя 40–60 |
умеренно теплые 1200–1400 |
недостаточно влажные 1,5–2,0 |
|
Е-2 |
Вилюйско-Сунтарская межаласно-террасовая и древнетеррасовая |
–1,0…–3,0 |
0,2–0,4 |
сплошное |
1200–1500 |
средняя 40–60 |
умеренно теплые 1200–1400 |
сухие 2,0–2,5 |
Так, оценивание проводилось по следующей шкале ранжирования: среднеустойчивые – 16 и менее баллов; слабоустойчивые – 17–18 баллов; относительно неустойчивые – 19–20 баллов; 21 и более баллов – неустойчивые. В табл. 3 дана суммарная оценка степени устойчивости, произведенная для ландшафтных провинций бассейна р. Вилюй.
В результате анализа полученной оценки установлено следующее. Все ландшафтные комплексы бассейна р. Вилюй расположены в области сплошного распространения многолетнемерзлых пород, что способствует их потенциальной неустойчивости.
Температурный разброс литогенной основы изучаемых комплексов охватывает все градации принятой балльной системы, что обусловливает различные степени их устойчивости. Так, североредколесные ландшафты, имеющие очень низкую температуру горных пород, доходящую до –6 и даже –8 °С, определены как относительно устойчивые, а среднетаежные – низкую, в среднем до –3 °С, что позволяет считать их более неустойчивыми.
Ханнинская, Лахарчанская, Моркокинско-Ыгыаттинская и Ыгыаттинская маревые слабодренированные интразональные макрогеохоры, несмотря на низкую температуру грунтов, являются слабоустойчивыми из-за высокой льдистости и нерасчлененной поверхности, в результате чего на них накапливаются воды, приводящие к мерзлотно-геологическим процессам при антропогенных нарушениях.
По величине объемной льдистости пород многие комплексы являются более устойчивыми (от слабоустойчивых до относительно неустойчивых), так как содержат невысокое количество подземного льда (до 0,2 и 0,2–0,4 отн. ед.). Неустойчивыми по этому признаку (0,4–0,8 отн. ед.) явились высокольдистые слабодренированные маревые ландшафты Ханнинская, Лахарчанская, Моркокинско-Ыгыаттинская и Ыгыаттинская.
По биоклиматическим показателям: запасам фитомассы, продуктивности растительного покрова, условиям теплообеспеченности и увлажненности, североредколесные ландшафты, за некоторым исключением, определены как в разной степени слабоустойчивые и неустойчивые, а среднетаежные – как более устойчивые.
Так, по запасам фитомассы (400–1000 ц/га) большинство североредколесных комплексов слабоустойчивы, а среднетаежные (1200–1500 ц/га) преимущественно среднеустойчивые. По продуктивности почти все ландшафты региона являются слабоустойчивыми (40–60 ц/га), кроме Ханнинской, Тюнгской и Большекуондинской с низкой (20–40 ц/га) продуктивностью.
Таблица 2
Оценка влияния природных факторов на снижение устойчивости ландшафтов
|
Биогидротермические и геокриологические условия |
Оценка влияния в баллах |
|||
|
1 балл, среднеустойчивые |
2 балла, слабоустойчивые |
3 балла, относительно неустойчивые |
4 балла, неустойчивые |
|
|
не влияет |
слабо влияет |
заметно влияет |
нарушает |
|
|
Температура грунтов, °С |
от –5 ° и ниже |
от –2 ° до –5 ° |
от –1 ° до –2 ° |
от –1 ° и выше |
|
Объемная льдистость, отн. ед. |
до 0,1 |
0,1–0,2 |
0,2–0,4 |
до 0,6 и более |
|
Характер распространения многолетнемерзлых пород |
островной |
прерывистый |
сплошной с подрусловыми таликами |
сплошной |
|
Запасы фитомассы, ц/га |
1200–1500 |
400–1000 |
около 1000 |
155–400 |
|
Продуктивность, ц/га |
повышенно продуктивные, 60–80 |
среднепродуктивные, 40–60 |
низкопродуктивные, 20–40 |
минимально продуктивные, менее 20 |
|
Теплообеспеченность, °С |
умеренно теплые, 1200–1600 |
умеренно холодные, 1000–1200 |
холодные, 800–1000 |
очень холодные, 600 и ниже |
|
Индекс сухости, ккал•м2/год |
сухие, > 2,0 |
недостаточно влажные, 1,5–2,0 |
умеренно влажные, 1,0–1,5 |
влажные 0,5–1,0 |
Таблица 3
Оценка степени устойчивости ландшафтов бассейна р. Вилюй
|
Обозначение |
Ландшафтные провинции |
Температура пород, °С |
Объемная суммарная льдистость пород, % |
Распространение многолетнемерзлых пород |
Запасы фитомассы, ц/га |
Продуктивность растительного покрова, ц/га |
Условия теплообеспеченности, град. |
Условия увлажнения (индекс сухости) |
Сумма баллов |
Степень устойчивости |
|
А-1 |
Оленекско-Вилюйская полого-увалистая северотаежная |
1 |
2 |
4 |
2 |
2 |
3 |
3 |
17 |
слабоустойчивая |
|
А-2 |
Мархаринская возвышенная |
1 |
3 |
4 |
2 |
3 |
3 |
2 |
17 |
слабоустойчивая |
|
А-3 |
Моркокинская пологосклоновая |
1 |
2 |
4 |
2 |
3 |
3 |
3 |
17 |
слабоустойчивая |
|
Б-1 |
Ханнинская маревая водораздельная |
1 |
4 |
3 |
2 |
3 |
3 |
3 |
19 |
относительно неустойчивая |
|
Б-2 |
Тюнгская равнинная заболоченная |
1 |
4 |
4 |
2 |
3 |
3 |
2 |
19 |
относительно неустойчивая |
|
B-1 |
Алакитско-Олдонгдонская возвышенная |
1 |
2 |
4 |
3 |
2 |
4 |
4 |
20 |
относительно неустойчивая |
|
В-2 |
Большекуондинская горно-тундровая |
1 |
2 |
4 |
4 |
3 |
4 |
4 |
22 |
неустойчивая |
|
В-3 |
Лахарчанская маревая среднетаежная |
2 |
4 |
4 |
2 |
2 |
2 |
2 |
18 |
слабоустойчивая |
|
Г-1 |
Моркокинско-Ыгыаттинская маревая северотаежная |
1 |
4 |
4 |
2 |
2 |
3 |
3 |
19 |
относительно неустойчивая |
|
Г-2 |
Вилюйская пологосклоновая |
2 |
2 |
4 |
2 |
2 |
2 |
3 |
17 |
слабоустойчивая |
|
Г-3 |
Ыгыаттинская пологосклоновая маревая |
2 |
4 |
4 |
1 |
2 |
1 |
3 |
17 |
слабоустойчивая |
|
Г-4 |
Улахан-Ботуобинская пологосклоновая |
2 |
2 |
4 |
1 |
2 |
1 |
1 |
13 |
среднеустойчивая |
|
Д-1 |
Малоботуобинская слабодренированная |
3 |
2 |
4 |
1 |
2 |
1 |
2 |
15 |
среднеустойчивая |
|
Д-2 |
Сюльдюкарская пологосклоновая |
3 |
3 |
4 |
1 |
2 |
1 |
2 |
16 |
слабоустойчивая |
|
Е-1 |
Мархинская межаласно-террасовая |
2 |
4 |
4 |
2 |
2 |
1 |
2 |
17 |
слабоустойчивая |
|
Е-2 |
Вилюйско-Сунтарская межаласно-террасовая и древнетеррасовая |
3 |
3 |
4 |
1 |
2 |
1 |
1 |
15 |
среднеустойчивая |
По условиям теплообеспеченности североредколесные – холодные (800–1000 °), т.е. относительно неустойчивы, а среднетаежные – умеренно теплые (1200–1600 °), что является показателем средней степени устойчивости.
Условия увлажнения как северных, так и среднетаежных макрогеохор имеют большой разброс, от сухих до влажных, что определяет различную степень их устойчивости. Так, большинство северных ландшафтов влажные и умеренно влажные, что обусловливает их неустойчивость, а среднетаежные – недостаточно влажные. Наименее устойчивы влажные Ханнинская и Тюнгская макрогеохоры, наиболее устойчивыми комплексами явились Малоботуобинская и Вилюйско-Сунтарская с наиболее сухими условиями. Наиболее неустойчивой по всем биоклиматическим показателям определена Большекуондинская горно-тундровая макрогеохора, отличающаяся наиболее холодными и влажными условиями.
Выводы
В результате исследования выявлено, что в целом ландшафты Вилюйского бассейна по принятым мерзлотным и биоклиматическим показателям обладают различной степенью устойчивости к механическим антропогенным воздействиям. Их распределение соответствует закономерностям широтной зональности ландшафтообразующих факторов, осложненной локальными особенностями, обусловившими наличие интразональных ландшафтов. Определено, что среднетаежные ландшафты в основном обладают средней степенью устойчивости, а северные редколесные слабоустойчивы и относительно неустойчивы. К наименьшей степени устойчивости отнесена горно-тундровая макрогеохора. Интразональные водораздельные маревые северотаежные ландшафты, а также среднетаежный определены как слабоустойчивые и относительно неустойчивые.