Междуречье Селенги и Чикоя известно как район интенсивного развития эоловых процессов в Селенгинском среднегорье. Это обширная территория общей площадью 3130 км2. Массивы развеваемых песков описывались здесь еще в 1768 г. Э. Лаксманом, позже, в 1776 г., П.С. Паласом [1]. Детально песчаные отложения изучены В.А. Обручевым (1912), им же составлена первая карта района распространения «сыпучих песков», которая была опубликована в масштабе 1:1000000 [1]. Впоследствии, в процессе сельскохозяйственного освоения территории, в условиях интенсификации эрозии и дефляции, район входил в сферу интересов ученых различных научно-исследовательских институтов АН СССР. После экономических реформ 1990-х гг. и распада крупных хозяйств интерес к изучению территории вновь усилился в связи с наглядностью проявившихся геоэкологических последствий нерационального использования песчаных ландшафтов. Основной интерес у современных исследователей вызывают протекающие на территории эоловые процессы и связанная с ними трансформация рельефа и растительного покрова.
Рельеф территории междуречья Селенги и Чикоя преимущественно низкогорный и среднегорный, горно-котловинный (рис. 1). В рельефе территории выражены: Боргойский хребет, вытянутый с юго-запада на северо-восток через все междуречье; Убур-Дзокойская котловина, расположенная в центральной части территории; долины рек Селенга и Чикой, а также многочисленные межгорные понижения, занятые небольшими падями. Климат территории, как и всего Селенгинского среднегорья в целом, резко континентальный. Для данного района характерна значительная аридность, сухость климата, а также постоянные ветры.
Рис. 1. Территория исследования и общий вид эоловых форм рельефа. Цифрами на карте обозначены: 1 – ключевой участок «Номохоново»; 2 – ключевой участок «Дэбэн»; 3 – ключевой участок «Усть-Киран»
Поскольку территория расположена в горном районе в поясе степей северной Евразии, то среди ландшафтов преобладают степи и лесостепи. К вершинам Боргойского хребта приурочены лесные ландшафты, представленные исключительно сосновыми лесами на боровых песках.
Ландшафтная схема территории междуречья составлена коллективом ученых Института географии СО РАН в 2000 г. [2]. В пределах междуречья выделены 9 степных урочищ, 6 урочищ, относящихся к лесным ландшафтам, и долинные ландшафты пойм. Отмечено, что песчаные отложения, составляющие литогенную основу, встречаются на разных гипсометрических уровнях и экспозициях, но наиболее мощные толщи песков характерны для пониженных участков, занятых степной растительностью. В структурно-генетическом отношении (по В.А. Николаеву) весь набор фаций и урочищ можно отнести к двум типам ландшафтов: 1) наземные бореальные резко континентальные южносибирские низкогорные степные и лесостепные древнеэоловые лёссовые; 2) наземные бореальные резко континентальные южносибирские низкогорные степные и лесостепные древнеэоловые песчаные.
Целью данной работы являлось обобщение результатов исследования ландшафтов, сформированных на эоловых песках, так называемых эоловых ландшафтов. Анализ динамики разных компонентов природных комплексов позволил установить направленность изменений, происходящих в ландшафтах территории и их современное состояние.
Материалы и методы исследования
Выявление современного состояния ландшафтов междуречья Селенги и Чикоя основывалось на изучении данных космической съемки, материалах, полученных в ходе полевых экспедиционных исследований. Изучение проводилось ключевым методом. В пределах территории выделены 3 ключевых участка с разной интенсивностью проявления эоловых процессов таким образом, чтобы охватить районы с разнообразными природными условиями.
Ключевой участок 1 – «Номохоново». Расположен на правобережье реки Селенга. Представляет собой несколько смежных урочищ в отрогах Боргойского хребта. Здесь выделяется крупный массив перевеянных эоловых песков с современным барханно-дюнным рельефом.
Ключевой участок 2 – «Дэбэн». Расположен в северо-восточной части Убур-Дзокойской котловины. Здесь имеется ярко выраженный эоловый рельеф с закрепленными и незакрепленными растительностью формами рельефа.
Ключевой участок 3 – «Усть-Киран». Расположен в восточной части территории исследования на левобережье реки Чикой. Здесь полигенетические пески связаны с речными террасами. Эоловой деятельностью песчаный массив в значительной степени переработан. Имеются выраженные дюны и отдельные барханы.
Для изучения динамики эолового рельефа и состояния растительного покрова использованы разновременные мультиспектральные спутниковые снимки высокого разрешения Landsat 4, 5, 8, а также Sentinel-2. Из картографического сервиса Национальной геологической службы США получены 30 сцен за период с 1990 по 2020 г. Для автоматизированного дешифрирования использовался метод ISODATA, позволяющий отделять природные образования со слегка различимыми по спектральной яркости сигнатурами. По композитам, включающим комбинации каналов, наилучшим образом подходящим для оценки состояния растительности, проводилась классификация, позволяющая выявить площади незакрепленных растительностью песков. В целях детальной оценки изменений размеров и конфигураций отдельных подвижных эоловых форм рельефа привлекались данные картографических интернет-сервисов Bing и Google Earth. При последующей обработке в ГИС полученные постизображения позволяли оценить скорости движения отдельных барханов и дюн.
Комплекс полевых исследований включал наземные съемки эолового рельефа, геоботанические описания и съемку территории распространения барханно-дюнного рельефа с борта беспилотного летательного аппарата [3]. Съемка осуществлена с перекрытием 70 % и на высоте 50 м, что эквивалентно разрешению 2,8 см/пиксель. В пределах междуречья Селенги и Чикоя детально изучались ландшафты в урочище Цаган-Бургасы (Номохоново). Здесь закреплены реперные точки, позволяющие следить за скоростью перемещения подвижных песков, отобраны пробы для анализа гранулометрического состава грунтов, установлены автоматические датчики, записывающие температуру и влажность атмосферного воздуха, а также грунтов до глубин 5 м. Подобный комплекс работ проводился также на правобережье реки Селенга в урочище Харьт-Дэбэн и в районе села Усть-Киран на левобережье реки Чикой.
Результаты исследования и их обсуждение
Основной движущей силой динамики и эволюции ландшафтов данной территории являются эоловые процессы, активизация которых, согласно данным, полученным в ходе датировок погребенных почв из разреза рыхлых отложений «Номохоново-1», происходила в раннем голоцене [4]. Динамика таких ландшафтов, характерных для аридных зон, называемых некоторыми исследователями эоловыми, выражается, прежде всего, в трансформации рельефа (литогенная основа) и растительности. Причем в данном случае оба природных компонента зависят друг от друга. В условиях иссушения климата эоловые формы рельефа способны активно перемещаться, влияя тем самым на растительный покров, при благоприятных гидротермических условиях растительность может закрепить подвижные формы эолового рельефа.
Рельеф и растительный покров – компоненты ландшафтов, состояние которых эффективно оценивается дистанционными методами. Поэтому при оценке трансформации рельефа использовались космические снимки. По снимкам Landsat установлено, что за период с 1990 по 2020 г. площади активно перевеваемых подвижных песков в междуречье Селенги и Чикоя менялись с трендом на сокращение (таблица).
Динамика площадей слабо закрепленных и не закрепленных растительностью песков в междуречье Селенги и Чикоя
|
Год |
1990 |
1995 |
2000 |
2005 |
2010 |
2015 |
2020 |
|
Площадь, га |
8342 |
5044 |
3696 |
2831 |
2333 |
1875 |
1933 |
Увеличение площадей земель, подверженных дефляции в 1990-х гг., объясняется выводом этих земель из сельскохозяйственного оборота [5]. В связи с распадом СССР прекратились мероприятия по защите угодий от ветрового воздействия, в состояние залежи были переведены еще используемые к тому моменту земли, и их естественной реакцией стала постепенная деградация. И это несмотря на то, что данный период характеризуется многоводностью. Сокращение поголовья скота и антропогенного воздействия на ландшафты в целом привело к тому, что после 2010 г. площади перевеваемых песков постепенно сокращаются, несмотря на маловодный период. Эоловые формы рельефа интенсивно закрепляются растительностью практически повсеместно [6]. Это подтверждается и наблюдениями на ключевых участках. В районе с. Дэбэн дюнный рельеф практически полностью закрепился травянистой и древесно-кустарниковой растительностью. Такая же ситуация наблюдается в районе Усть-Кирана и даже в Номохоново. Таким образом, перемещение подвижных форм эолового рельефа существенно замедлилось (рис. 2).
Рис. 2. Перемещение фронтальной части дюны в районе с. Дэбэн
В сравнении с другими участками развития барханно-дюнного рельефа Номохоново (урочище Цаган-Бургасы) отличается наибольшей интенсивностью эоловых процессов. Это объясняется природными особенностями территории. Палеогеография, рельеф территории, значительная мощность песчаных отложений, ветровой режим, история развития хозяйства делают этот район очагом локального опустынивания. Но даже здесь эоловые процессы на сегодняшний день не столь активно преобразовывают рельеф, а проективное покрытие растительностью увеличивается. Так, в начале XX в. эоловые процессы были настолько активными, что пески дюн и барханов засыпали постройки расположенного там населенного пункта в течение одного сезона, из-за чего с. Номохоново и было покинуто [7]. В 1980-х гг. эоловые пески также активно перемещались. Примером этого служит брошенная телеграфная линия, которая в 2000 г. была засыпана на 2/3 высоты [2]. На основе наблюдений на реперных точках, проводимых в 2010–2015 гг., отмечалось, что скорость движения отдельных барханов в Номохоново составляет от 1,5 до 2 м в год [7]. При такой скорости перемещения подвижных эоловых форм рельефа за прошедшие со времени наблюдения 5 лет отдельные барханы и дюны должны были отодвинуться на 10–15 м, но на космических снимках высокого разрешения этого не наблюдается. За последние 5 лет аккумулятивные эоловые формы рельефа сместились не более чем на 4 м. Данный факт говорит о непостоянстве скорости перемещения эоловых форм рельефа и указывает на ее снижение в последние годы.
В растительности территории также происходят определенные изменения. Прежде всего, в последние годы существенно возросло проективное покрытие. Эоловый рельеф активно закрепляется естественными процессами. Тренды NDVI, выявленные по данным космоснимков MODIS, для территории междуречья Селенги и Чикоя положительные [8]. Характерной чертой трансформации растительности является также увеличение доли древесно-кустарниковых форм. Из древесных пород активно развивается сосна обыкновенная и ильм.
В целом ландшафтная структура территории поменялась незначительно. Смена инварианта наблюдается локально, точечно. Это удалось зафиксировать в ходе полевых наблюдений. В отрогах Боргойского хребта, где эоловые процессы затухают, наблюдается наступление леса на степь. За счет этого граница леса постепенно смещается в сторону степи; площади с распространением лесостепных ландшафтов постепенно увеличиваются. Таким образом, для рассматриваемых природных комплексов характерна некоторая динамика развития.
Заключение
В ходе многолетних исследований природных комплексов территории в пределах междуречья Селенги и Чикоя подробно изучен эоловый рельеф, растительность песков и ландшафты в целом. При помощи современного высокоточного оборудования выполнены расчеты интенсивности перемещения отдельных барханов и дюн, на основе данных космической съемки в совокупности с натурными полевыми исследованиями оставлены карты и схемы ландшафтов. По результатам проведенной работы можно сделать следующие выводы о состоянии природных комплексов территории:
1. Современная динамика ландшафтов территории выражается в трансформации рельефа и растительного покрова под действием эоловых процессов, интенсивность которых в последние годы замедлилась.
2. Трансформация растительности в междуречье Селенги и Чикоя выражается в увеличении проективного покрытия и зарастании когда-то подвижных эоловых форм рельефа. При этом наблюдается увеличение доли древесно-кустарниковой растительности.
3. Видимой смены инвариантов в ландшафтах территории не наблюдается, за исключением некоторых локальных участков, что говорит о выраженности динамики развития, связанной со снижением антропогенной нагрузки на ландшафты и стремлением природных комплексов к восстановлению до естественного состояния.
В последние два года количество осадков в Забайкалье увеличилось. По данным инструментальных наблюдений в течение только трех месяцев (июль – сентябрь) теплого сезона 2020 г. в центральной части Селенгинского среднегорья (бассейн реки Куйтунка) выпало до 260 мм осадков, что больше, чем за весь 2015 г. При сохранении такой тенденции в последующем в районах с распространением эоловых песков будет наблюдаться дальнейшее закрепление растительностью эолового рельефа, что, несомненно, повлияет на состояние эоловых ландшафтов в целом.
Работа выполнена в рамках государственного задания БИП СО РАН и при частичной поддержке гранта РФФИ № 19-55-53026.