Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

ПРОГНОЗ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ГЕОСИСТЕМ СЕВЕРНОГО ПРИОЛЬХОНЬЯ

Бибаева А.Ю. 1
1 ФГБУН «Институт географии им. В.Б. Сочавы» СО РАН
Для современных географических исследований в аспекте охраны и оптимизации природной среды важным направлением является изучение, оценка и прогноз изменений геосистемной структуры территории под воздействием внешних факторов. Современная тенденция климатических изменений в северном полушарии сопровождается увеличением числа случаев экстремальных погодных явлений; для территории Прибайкалья характерны засухи. Последний фактор усугубляет пирогенную обстановку в регионе. В изменяющихся условиях фонового воздействия геосистем регионального уровня пирогенный фактор выступает в роли катализатора преобразования геосистем. Наиболее тяжелые и значительные негативные последствия сказываются на уникальных геосистемах Ольхонского района, территориально полностью относящегося к водосборному бассейну оз. Байкал и его центральной экологической зоне. Исследование направлено на выявление и картографирование динамических и структурных преобразований геосистем северного Приольхонья (западное побережье оз. Байкал), подверженных пирогенному воздействию. Пространственный анализ распространения гарей и горельников производился на основе данных дистанционного зондирования Земли Landsat 8 (OLI) в среде ГИС. Источником информации о породном составе древостоя послужили лесотаксационные материалы. Выделены группы фаций на территории северного Приольхонья, подверженные деструктивному воздействию пирогенного фактора в период с 2014 по 2015 гг. 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. В высокогорной части Приморского хребта уничтожение огнем кедровостланниковых сообществ способствует широкому распространению каменных россыпей (курумов).
пирогенный фактор
динамика геосистем
трансформация
физико-географические процессы
Приольхонье
1. Антохина О.Ю. Влияние атмосферного блокирования на пространственное распределение атмосферных осадков над Евразией в летний период / О.Ю. Антохина, П.Н. Антохин, Ю.В. Мартынова // Enviromis 2016. – 2016. – С. 368–371.
2. Тенденции гидроклиматических изменений на Байкальской природной территории / Е.В. Максютова [и др.] // География и природные ресурсы. – 2012. – № 4. – С. 72–80.
3. Софронов М.А. Пирологическая характеристика растительности бассейна озера Байкал / М.А. Софронов, В.Ф. Анропов, А.В. Волокитина // География и природные ресурсы. – 1999. – № 2. – С. 52–58.
4. Бибаева А.Ю. Анализ пирогенного воздействия на геосиcтемы Приольхонья по материалам космической съемки / А.Ю. Бибаева // Успехи современного естествознания. – 2016. – № 12–2. – С. 347–351.
5. Гамова Н.С. Пирогенные смены лесной растительности центральной части Хамар-Дабана (южное Прибайкалье) / Н.С. Гамова // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии. – 2014. – № 13. – С. 55–59.
6. Краснощеков Ю.Н. Трансформация серогумусовых почв сосновых лесов под влиянием пожаров в юго-западном Прибайкалье / Ю.Н. Краснощеков // Лесоведение. – 2011. – № 2. – С. 3–12.
7. Безрукова Е.В. Изменение природной среды Приольхонья в среднем-позднем голоцене / Е.В. Безрукова, П.П. Летунова // Известия Иркутского государственного университета. Серия: Геоархеология. Этнология. Антропология. – 2012. – № 1. – С. 91–105.
8. Ковалева Н.М. Восстановление напочвенного покрова после низовых пожаров в среднетаежных сосняках / Н.М. Ковалева, Г.А. Иванова, Е.А. Кукавская // Лесоведение. – 2011. – № 5. – С. 30–35.
9. Софронов М.А. Методика пирологического обследования и описания лесных участков, пройденных пожарами / М.А. Софронов, А.В. Волокитина. – Красноярск: Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 2007. – 71 с.
10. Агафонов Б.П. Распространение и прогноз физико-географических процессов в Байкальской впадине / Б.П. Агафонов // Динамика Байкальской впадины. – Новосибирск: Наука, 1975. – С. 59–138.
11. Попов Л.В. Южнотаежные леса Средней Сибири / Л.В. Попов. – Иркутск: Издательство Иркутского университета, 1982. – 330 с.

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).

bib1.tif

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.


Библиографическая ссылка

Бибаева А.Ю. ПРОГНОЗ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ГЕОСИСТЕМ СЕВЕРНОГО ПРИОЛЬХОНЬЯ // Успехи современного естествознания. – 2018. – № 7. – С. 90-94;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=36809 (дата обращения: 18.10.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074