Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Ландшафты Внутренней Азии

ВАК РФ 25.00.23, Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, доктора географических наук, Чистяков, Кирилл Валентинович, Санкт-Петербург

25.00.23 — Физическая география и биогеография

география почв и геохимия ландшафтов ¿¿Ь'

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1. Внутренняя Азия — географическое положение и история исследований ландшафтов

1.1. Особенности географического положения и районирование Внутренней Азии

1.2. Познание природы Внутренней Азии ледники — поверхностные воды — ландшафты

2. Особенности методики изучения длительновременной динамики ландшафтов Внутренней Азии

2.1. Основные понятия и принципы ландшафтно-динамического анализа

2.1.1. Состояние системы

2.1.2. Состояния геосистем (геокомплексов)

2.1.3. Иерархия состояний геосистем

2.1.4. Средневременные состояния геосистем

2.1.5. Принципы выделения длительновременных состояний геосистем

2.2. Понятие устойчивости геосистем применительно к внутриконтинентальным горным ландшафтов (ключевые элементы и состояния ландшафтной структуры региона)

2.2. Методика ландшафтного картографирования для оценки тенденций устойчивого развития во Внутренней Азии

2.3. Методика наблюдений мониторингового типа в горах Внутренней Азии

2.4. Особенности методики исследований длительновременной динамики ландшафтов Внутренней Азии

2.4.1. Палеогеографические методы изучения динамики ландшафтов

2.4.2. Историко-ландшафтный анализ

3. Естественные факторы дифференциации и динамики ландшафтов Внутренней Азии

3.1. Геоморфологические особенности бассейна Убсу-Нура

3.2. Гидроклиматические факторы

3.3. Биотические факторы

3.4. Ландшафты Внутренней Азии (на примере Котловины Больших Озер)

3.4.1. Котловинные и среднегорные ландшафты (на примере Убсунурской котловины)

3.4.2. Высокогорные ландшафты (на примере горных массивов КБО)

4. Антропогенный фактор в истории ландшафтов Внутренней Азии

4.1. История освоения ландшафтов Внутренней Азии человеком

4.2. Режимы природопользования как фактор устойчивости ландшафтов Внутренней Азии

5. Соотношения естественных и антропогенных факторов в длительновременной динамике ландшафтов Внутренней Азии

5.1. Голоценовая история ландшафтов Северо-Запада Внутренней Азии

5.2. Возвратно-поступательный характер стадиального сокращения горных ледников

5.3. Изменения высотной поясности в связи с динамикой оледенения

5.4. Дендроиндикация изменений климата и ландшафтов

5.5. Динамика котловинных ландшафтов Внутренней Азии

6. Модели регионального сбалансированного развития в условиях горных ландшафтов Внутренней Азии

6.1. Природно-хозяйственные системы Внутренней Азии

6.2. Особо охраняемые территории в условиях ландшафтов Внутренней Азии

6.3. Кластерный заповедник «Убсунурская котловина»

6.4. Сценарии использования ландшафтов Внутренней Азии и сбалансированное развитие региона

Заключение

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы

После нескольких десятилетий активных исследований различных сценариев и механизмов глобальных изменений биосферы Земли для научного сообщества и общественности стала очевидной необходимость детальной проработки региональных особенностей поведения ландшафтов при разных вариантах развития. В большинстве случаев эти вопросы решаются на эмпирическом уровне, то есть требуют большого объема фактов о предшествующем поведении природных и искусственных систем. Существенную роль в формировании таких баз данных играют наблюдения мониторингового типа, ведущиеся регулярно и целенаправленно в течении длительного времени в репрезентативных местностях.

Однако некоторые регионы на картах размещения пунктов наблюдений и другого фактического материала выглядят по-настоящему «белыми пятнами». К сожалению, к числу таких территорий зачастую относятся и особо важные как для оценки направленности и масштабов глобальных изменений, так и для сохранения богатства биосферы.

Подобная ситуация сложилась и во Внутренней Азии, несмотря на длинную историю географических исследований в этом регионе, очень интересном как с естественнонаучных, так и исторических позиций. Центр Азии, послуживший колыбелью многим народам, расселившимся затем по всему материку, и сохранивший до наших дней традиции одной из самых древних кочевых культур Земли, одновременно является и полюсом континентальности всего северного полушария. Крайняя суровость природных условий, тем не менее, не уменьшает их уникального разнообразия: в пределах одного замкнутого водосбора можно встретить практически все основные типы азиатских ландшафтов от ледниковых высокогорий до суббореальных пустынь. Ландшафты Внутренней Азии подвергались длительному, но относительно мало интенсивному антропогенному воздействию, часто являясь результатом «сотворчества» природы и человека. Интенсификация развития экономики различных регионов Внутренней Азии в сочетании с важностью задачи создания научно обоснованной системы охраняемых территорий и объектов делает актуальной проблему оценки соотношения естественных и антропогенных факторов динамики ландшафтов как в интересах развития теории географии, так и в практических целях. Все это создает необходимость масштабных географических исследований во Внутренней Азии.

Цель и задачи исследования

Цель исследования — разработка методологии и конкретных приемов анализа соотношений естественных и антропогенных факторов динамики, истории и освоения ландшафтов Внутренней Азии — внутриконтинентального региона, плохо обеспеченного данными режимных наблюдений и подвергавшегося длительным, но мало интенсивным антропогенным воздействиям.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Разработка и уточнение методики анализа длительновременной динамики климатических условий и ландшафтов по косвенным данным (дендрохроно-логическим, палинологическим, гляциогеоморфологическим, радиоуглеродным, историко-археологическим и др.). Создание соответствующих банков данных.

2. Выявление геосистем, отражающих ключевые тенденции изменений ландшафтной структуры горных районов северо-запада Внутренней Азии, на основе геоморфологического и ландшафтного картографирования.

3. Разработка методики и проведение наблюдений мониторингового типа за состоянием горных ледников и сопряженных с ними ландшафтов.

4. Разработка и верификация схем возвратно-поступательной динамики горного оледенения и высотной ландшафтной поясности в условиях Внутренней Азии.

5. Анализ историко-географических особенностей формирования систем горного природопользования на основе археологических и палеогеографических материалов, а также корреляций размещения археологических памятников и ландшафтных условий.

6. Анализ возможных сценариев горного природопользования в целях выработки региональных стратегий сбалансированного развития.

Материалы исследований и личный вклад автора в решение проблемы

В основу диссертационной работы положены оригинальные материалы многолетних (начиная с 1983 г.) экспедиционных исследований автора в горах центральных районов Евразии от Стара-Планины и Кавказа до Тункинских Гольцов и Хамар-Дабана. Автор принимал активное участие, организовывал и руководил экспедициями факультета географии и геоэкологии Санкт-Петербургского государственного университета в Алтае-Саянском регионе и в Монголии, проводившихся в рамках НИР СПбГУ (ЛГУ), грантов Конкурсного центра фундаментального естествознания и Российского фонда фундаментальных исследований, программы «Университеты России», а также программы комплексных биосферных исследований советско-монгольского эксперимента «Убсу-Нур» (Программа ГКНТ 0.85.09).

Объекты исследований

Объектами исследований являлись горные и котловинные ландшафты Внутренней Азии. Внутренняя Азия — специфическое материково-водораздельное формирование, представляющее из себя широкий гребень, разделяющий бассейны величайших рек мира. Оно уникально тем, что в отличие от обычных извилистых линий раздела истоков рек, состоит из обширных пространств замкнутых и полузамкнутых котловин, разделенных горами, куда за миллионы лет своего существования не дошли истоки могучих рек, несущих свои воды в окружающие Азию океаны. Для оценки изменений состояний ландшафтной структуры региона особое внимание обращалось на изучение ее ключевых элементов, которыми являются высокогорные гляциально-нивальные, сред-негорные лесные и степные, а также котловинные песчаные и озерные геосистемы. Основной территорией, для которой производился наиболее полный сбор данных, их обработка и обобщение, был Северо-Запад Внутренней Азии, в пределы которого попадают районы Котловины Больших Озер, Горного и Монгольского Алтая, Танну-Ола.

Этот регион, приближенный к линии Великого Азиатского водораздела и к центру Азии, характеризуется полным высотным спектром ландшафтов от аридных геосистем в разновысотных котловинах до ледниковых высокогорий, является центром развития и распространения многих кочевых культур древности, что позволяет считать его репрезентативным для отработки методических и методологических вопросов.

Основные направления исследований — изучение динамики ландшафтов котловин Внутренней Азии, и в особенности комплексная оценка состояния ландшафтов Убсунурской котловины (рельеф, пески, озера, динамика лесного элемента ландшафтов, степные геосистемы, дендрохронология, палинология, археология, климатические характеристики, освоение, заповедование); ландшафтное и геоморфологическое сред-немасштабное картографирование; мониторинг гляциально-нивальных ландшафтов, современных ледников, геокриологических процессов и изучение следов былого оледенения массивов Монгун-Тайга, Тургэн, Хархира, хребтов Шапшальского, Цаган-Шибэту, Монгольского Алтая; анализ функционирования лимногляциальных комплексов.

Предметом исследования были соотношения между пространственными и временными аспектами ландшафтной структуры, и процессами антропогенной трансформации природной среды в ходе формирования систем традиционного горного природопользования в различных по уровням и тенденциям изменений антропогенных нагрузок, и ландшафтным условиям горных районах. Особое внимание обращалось на выявление ритмов разной продолжительности в динамике ключевых элементов ландшафтной структуры региона с целью оценки значимости современных изменений ландшафтов, а также факторов, влияющих на их дальнейшее протекание.

Теоретическая основа работы и методы исследований

Теоретической основой работы послужили идей и принципы комплексной физической географии и ландшафтоведения, заложенные в трудах JI.C. Берга, C.B. Калесника, А.Г. Исаченко. В основу представлений о возвратно-поступательной динамике горного оледенения и сопряженных изменениях ландшафтов и лимногляциальных комплексов положены труды школы A.B. Шнитникова, а также Ю.П. Селиверстова и Д.В. Севастьянова. Для оценки соотношений естественных и антропогенных факторов динамики ландшафтов в условиях Внутренней Азии оказалось необходимым привлечение историко-ландшафтных методов исследования, для формирования которых многое сделал B.C. Жекулин. При отработке методик наблюдений мониторингового типа в горах использовались представления и методы геофизики ландшафтов, развитые в трудах A.A. Григорьева, Г.Д. Рихтера, Д.Л. Арманда, H.JI. Беручашвили, К.Н. Дьяконова.

Интерпретации данных в региональной части работы основываются на трудах В.А. Обручева, Э.М. Мурзаева, К.К. Маркова, В.Я. Синицына, Е.В. Девяткина, JI.H. Ивановского, A.A. Юнатова, A.B. Куминовой. Диагностика состояний геосистем и применение дистанционных методов для решения задач диссертационного исследования была бы невозможна без учета разработок П.Д. Гунина, В.А. Николаева, Г.С. Самойловой, Г.Н. Огуреевой, C.B. Викторова, Е.А. Востоковой, Е.А. Волковой и других.

При полевых исследованиях помимо традиционных методов геоморфологического, геоботанического и ландшафтного профилирования широко использовались приемы крупно- и среднемасштабного тематического картографирования на основе дешифрирования аэрокосмических материалов. В ходе полустационарных работ мони-

торингового типа применялись методики метеорологических, актинометрических, гидрологических, гляциологических, биогеоценологических, палинологических (анализ «пыльцевого дождя») и фенологических наблюдений. Для реконструкции основных черт динамики и эволюции ландшафтов привлекались палинологические, дендрохро-нологические и радиоуглеродные методы.

Вся статистическая обработка полученных данных (анализ моментов распределения, корреляционный анализ, кластерный и факторный анализ, множественные регрессии и т.п.), составление тематических банков данных и карт проводились с использованием компьютерных технологий. Для этого применялись как базовые функции популярных прикладных пакетов (Excel, MS Access, Maplnfo, Statistica for Windows, SPSS и др.), так и средства специально разработанных для этих приложений программных модулей (например, зонирование разрезов, диагонализация фитоценотиче-ских таблиц и др.).

Научная новизна

В ходе выполнения диссертационного исследования впервые для горных регионов Внутренней Азии проведен сопряженный анализ на ландшафтно-динамической основе естественных и антропогенных факторов изменений природной среды. Это позволило дать оценки сложившихся систем традиционного природопользования с точки зрения их соответствия основным характеристикам устойчивости геосистем региона, а также предложить соответствующие модели сбалансированного развития, учитывающие как необходимость роста экономики и благосостояния населения, так и задачи создания системы особо охраняемых природных территорий.

Уточнены схемы физико-географического районирования Внутренней Азии и региональные классификации ландшафтов. На основе крупно- и среднемасштабных ландшафтных и геоморфологических карт созданы ландшафтно-археологические ГИС отдельных частей региона (базовые масштабы 1:500000, 1:1500000), позволяющие проводить историко-ландшафтный анализ географической детерминированности процессов освоения территории на различных этапах истории.

Созданы базы данных о динамике ландшафтов региона, которые включают в себя разделы гидрометеорологической, дендрохронологической, палинологической, радиоуглеродной, историко-археологической информации. На основе обработки этих данных получены новые реконструкции основных закономерностей изменений ключевых элементов ландшафтной структуры и факторов динамики ландшафтов в историческом прошлом.

Была разработана и впервые в горах Внутренней Азии применена методика комплексных географических исследований мониторингового типа, позволившая получить новые данные о современном состоянии и функционировании различных элементов лимногляциальных комплексов изолированных горных массивов Котловины Больших Озер. Впервые на основе наземных наблюдений было сделано детальное описание гляциальных систем ряда этих массивов. Получены новые данные об активизации на современном этапе геокриологических процессов в высокогорьях и среднегорь-ях Внутренней Азии, о распространении погребенных льдов под моренными образованиями различных возрастных стадий. Находки ископаемой древесины с радиоуглеродным возрастом более 50 тыс. лет на высотах 3000 м и более позволяют по-новому представить амплитуды и общий характер эволюционных изменений высотной ландшафтной поясности в горах Внутренней Азии.

Защищаемые положения

1. Направленность изменений ландшафтов Внутренней Азии имеет территориально- (пространственно-) дифференцированный характер, что зависит как от закономерностей перераспределения тепла и влаги, так и от генетических особенностей геосистем, в том числе различий их онтогенетического (индивидуального) и филогенетического (типологического) возраста. Хотя основа типологического разнообразия ландшафтов региона и общий план устройства их геолого-геоморфологической основы имеют дочетвертичный возраст, современные пространственные соотношения между геосистемами сложились только в голоцене. Возвратно-поступательный характер динамики горного оледенения вызывает вынужденные колебания (деформации) спектров высотной поясности (высотно-поясной структуры геосистем). Амплитуды этих изменений, в свете последних находок ископаемой древесины в высокогорьях, были более значительны, чем это представлялось ранее, и нарастали вверх от низкогорий (исключая прибрежные зоны котловинных озер).

2. Длительновременные состояния ландшафтной структуры, отражающие набор, синхронные и асинхронные пространственные соотношения локальных и региональных геосистем, определяются состояниями и тенденциями развития ограниченного количества ключевых (индикаторных) геосисте�