Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Мерзлотно-экологическая оценка состояния геосистем криолитозоны в результате антропогенных воздействий

ВАК РФ 04.00.07, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Мерзлотно-экологическая оценка состояния геосистем криолитозоны в результате антропогенных воздействий"

РГБ ОА

- 8 МАЙ ^

московским государственный университет

имени М. В. ЛОМОНОСОВА

ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи

ЗОТОВА Лариса Игоревна

МЕРЗЛОТНО-ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ГЕОСИСТЕМ КРИОЛИТОЗОНЫ В РЕЗУЛЬТАТЕ АНТРОПОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

04.00.07 - инженерная геология , мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических паук

Москва - 1995

Работа выполнена на кафедре криолитологии и гляциологии географического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова.

Научный руководитель - кандидат географических наук, доцент Н.В.ТУМЕЛЬ

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,

профессор H.H. РОМАНОВСКИЙ

доктор географических наук профессор Л.Р. СЕРЕБРЯННЫЙ

Ведущая организация - Институт почвоведения и фотосинтеза Российской

Академии наук, лаборатория криологии почв.

Защита состоится 25 мая 1995 г. в 15-°-3 часов на заседании диссертационного Совета по геоморфологии, эволюционной географии, мерзлотоведению и картографии (Д - 053.05.06) при Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова по адресу. 119899, Москва, Воробьевы горы, МГУ, географический факультет, 21 этаж, аудитория 21-09.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке географического факультета МГУ на 21 этаже.

Отзывы и замечания в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просьба направлять ученому секретарю диссертационного Совета по адресу:

119899, Москва, ГСП-3, Воробьевы горы, МГУ, географический факультет. Факс - (095) 932-88-36.

Автореферат разослан " " апреля 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета, доктор географических наук

Экстенсивное освоение криолитозоны на протяжении последних десятилетий создало ряд экологических проблем, которые усугубляются спецификой природы Севера - дефицитом тепла, наличием льдистых мерзлых пород, низкой биологической продуктивностью. В этих условиях особую актуальность приобретает проблема оценки последствий антропогенного изменения северных геосистем путем поиска наиболее значимых оценочных критериев их устойчивости и экологической ценности. Это позволит осуществить комплексный подход к решению вопроса о надежности работы инженерных сооружений в области вечной мерзлоты при максимальном сохранении природной среды, а следовательно, дать рекомендации по оптимизации природопользования. Для Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции подобные разработки имеют первостепенное значение, так как служат первоосновой для ориентации руководителей местных природоохранных служб, администрации, различного рода предпринимателей и инвесторов.

Работа выполнялась в русле ведущих госбюджетных тем географического факультета МГУ по проблемам: "Устойчивость ландшафтов и их компонентов к антропогенным воздействиям", "Кризисные экологические ситуации в криолитозоне" в рамках программы "Университеты России", а также по проектам 6.1.5. и 5.1.1. федеральной программы "Экологическая безопасность России".

Цель работы - разработка научно-методических основ комплексной мерзлотно-экологической оценки состояния геосистем криолитозоны к механическим антропогенным воздействиям на примере Западной Сибири.

Поставленная цель предполагает решение следующих задач.

1. Разработать общие методические положения оценки потенциальной устойчивости ландшафтов в криолитозоне;

2. Определить спектр ведущих критериев оценки устойчивости и экологической ценности геосистем на зонально-региональном и локальном уровнях;

3. Разработать методический подход к составлению оценочных карт в мелком и среднем масштабах: а) потенциальной устойчивости ландшафтов к механическим нарушениям; б) экологической опасности освоения; в) оценки экологических ситуаций.

4. Провести анализ.экологических последствий освоения территориии, специфики возникновения кризисных экологических ситуаций в криолитозоне Западной Сибири.

5. Систематизировать комплекс первоочередных природоохранных мероприятий в соответствии с оценкой устойчивости северных геосистем.

Исходные материалы и объект исследования.

Настоящая работа выполнена на основе многолетних, начиная с 1977 года, мерзлотно-ландшафтных исследований, как теоретических так и полевых, полученных автором в экспедициях кафедры криолитологии и гляциологии географического факультета МГУ на территории Европейского Севера, бассейна Амура и в Западной

Сибири. Ценный фактический материал был получен во время выполнении хоздоговорных работ по мерзлотно-экологической тематике на территории нефтепромыслов ПО "Ноябрьскнефтегаз", ПО "Когалымнефтегаз" и ПО "Сургутнефтегаз" в 19881992 г.г., в ходе которых проводился сбор, обработка и анализ фондовых и литературных материалов, выполнялись наземные и аэровизуальные исследования. Материалы были обобщены в виде ландшафтных, мерзлотных и природоохранных карт, которые составлены в большинстве своем для томов проектной документации по оценке воздействия на окружающую среду нефтепромысловых сооружений (ОВОСов).

Для отработки основных принципов мерзлотно-экологической оценки состояния геосистем в области мноюлетнемерзлых пород (ММП) с качестве объекта исследования была выбрана Западная Сибирь - эталонный регион, в пределах которого представлен различный спектр мерзлотно-ландшафтной дифференциации территории наряду с антропогенными воздействиями различных видов и интенсивности. Предмет изучения - ландшафты криолитозоны разного таксономического уровня.

Методика комплексной оценки состояния геосистем локальной размерности южных районов криолитозоны на качественном и количественном уровнях отрабатывалась на территории верховьев рек Пур и Надым, в том числе - на ключевых участках в пределах Суторминского и Сугмутского месторождений. Методика мерзлотно-экологической оценки состояния геосистем на количественном уровне и принципов их картографирования в масштабе 1:200 ООО для севера криолитозоны отрабатывалась на материалах Усть-Енисейской учебно-научной станции и на материалах научно-производственных отчетов по хоздоговорной тематике с Г/Ц "Природа" (1976-1960). Отработка методики оценки устойчивости геосистем региональной размерности и оценка степени "кризисности" современной экологической обстановки в обзорно-региональном масштабе проводилась в рамках административных границ двух северных округов Тюменской области.

Научная новизна работы заключается в комплексном подходе к оценке состояния геосистем Севера, в основе которого лежит разработка критериев устойчивости мерзлотно-литогенной и биотической составляющих ландшафта и его экологической ценности. Более конкретно научная новизна заключается в следующих основных положениях, составляющих предмет защиты:

1. Разработан новый методический прием оценки состояния геокомплесов криолитозоны, который позволяет на количественном уровне (через критерий экологической опасности - КЭО) учитывать в единой экспертной оценке устойчивость геосистем к механическим нарушениям и столь весомые экологические критерии как природоресурсную и природоохранную значимость.

2. Определен спектр ведущих мерзлотных и биотических оценочных параметров для геосистем локальной размерности в северных и южных районах криолитозоны.

3. Обоснована целесообразность применения ландшафтно-типопогического метода картографирования северных территорий с матричным построением легенды.

4. Предложена методика составления оценочных карт в среднем и мелком масштабах на территорию Западной Сибири: потенциальной устойчивости ландшафтов к механическим нарушениям, опасности освоения, оценки экологических ситуаций.

Практическая значимость. Использование полученных научных и методических результатов позволяет:

• дать оценку последствиям освоения северных территорий с учетом потенциальной устойчивости и экологической ценности ландшафтов;

• провести диагностику возникновения кризисных экологических ситуаций в различных районах криолитозоны;

• проводить оценку проектных решений, планировать рациональное размещение линейных и площадных сооружений нефтегазодобывающего комплекса; решать спорные вопросы землепользования;

• выработать комплекс первоочередных природоохранных мероприятий по группам устойчивости ландшафтов с учетом их региональной специфики;

• упростить обработку информации по состоянию ландшафтов при создании экологических геоинформационных систем (ЭГИС).

Апробация и практическая реализация.

Основные положения диссертации были доложены на научной конференции Архангельского филиала географического общества "География и современное состояние почвенного покрова на Европейском Севере" (Архангельск, 1990), на 2-ой международной конференции "Освоение Севера и проблемы рекультивации" (Сыктывкар, 1994), на научных семинарах ПО "Совинтервсд" (1988 - 1992), на производственных совещаниях НГДУ "Суторминскнефть" (1989 - 1991), а также на расширенных заседаниях Научного Совета по криолитологии Земли РАН (Москва, 1992, 1993, 1994). По теме диссертации опубликовано 6 работ, 2 находятся в печати.

Основные результаты внедрены в практику - включены в Методическое пособие по разработке природоохранных мероприятий в северотаежной зоне Западной Сибири, утвержденное Тюменским отделом Роскомприроды (№ 143/ЭЭ от 28.01.93) для использования в качестве справочно-нормативного документа при проектировании нефтяных месторождений. Ряд методических положений используется в учебном процессе - в лекционном курсе кафедры криолитологии и гляциологии "Охрана природы в криолитозоне", в проведении производственных практик студентов, при написании курсовых и дипломных работ.

Кроме того, результаты исследований составляют содержание 22-х научных и научно-производственных отчетов (в том числе семи ОВОСов) и отражены в 20 оригинальных рукописных картах, переданных заказчикам: ПО Типротюменьнефтегаз", ПО "Совинтервод", ПО "Ноябрьскнефтегаз", ПО "Когалымнефтегаз", НГДУ "Сутор-минскнефь", Сургутскому экологическому центру, Государственному научно-исследовательскому институту охраны природы Арктики и Севера (Санкт-Петербург), Федеральному центру геоэкологических систем Минприроды РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Содержит 188 страниц, в том числе 11 карт, 7 рисунков, 27 таблиц. Список литературы включает 136 наименований.

Первая глава посвящена роли ландшафтных методов в геокриологических исследованиях. Раскрывается целесообразность использования ландшафтно-типологического метода картографирования северных территорий. Во второй главе изложены методические подходы к оценке устойчивости ландшафтов криолитозоны региональной и локальной размерности. Методические положения, содержащиеся в первых двух главах, служат основой проведения собственно мерзлотно-экологичес-кой оценки состояния ландшафтов на локальном (глава 3) и региональном (глава 4) уровнях, с изложением методики составления оценочных карт.

Автор выражает искреннюю благодар. юсть и глубокую признательность научному руководителю к.г.н. доценту Н.В. Тумель за многолетнее плодотворное сотрудничество, постоянную поддержку и внимание; д.г.н. ведущему научному сотруднику H.A. Шполянской за методическую помощь и консультации; зав. кафедрой криолито-логии и гляциологии профессору В.Н. Конищеву за ценные советы и внимание, к.г.н. старшему научному сотруднику В. Г. Чигиру - за полезные замечания и предложения, а также всему коллективу кафедры за помощь и доброе отношение.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Глава 1. Методические аспекты мерзлотно-ландшафтно-экологических

исследований.

Наиболее рациональной научной основой изучения мерзлотных условий для решения экологических задач является учение о природных геосистемах, или ландшафтах. В отличие от физико-географического понимания геосистем как природных иерархических образований, имеющих достаточно объективные границы в плане, но не имеющих границ по глубине, в мерзлотоведении выделяют также глубинность геосистем, имея в виду, что вполне определенная толща пород - лито-генная основа - является составной частью геосистемы. Таким образом, под термином "геосистема" имеют ввиду природную однородную сложную открытую термодинамическую систему, состоящую из поверхностных покровов (почвы, биоты,

снежного покрова и т.д.) и литогенной основы до глубины их корреляции по энергомассообмену. При этом глубина активного массо- и энергообмена для геосистем различного ранга разная. Так, "глубина" фации - наименьший природной геосистемы, определяется положением уровня грунтовых вод. Глубина геосистемы ранга "урочище" определяется ярусом годовых теплооборотов, т.е. не превышает 15 метров. Геосистемы ранга "ландшафт" имеют глубину порядка эрозионного вреза своего самого крупного водотока (Методическое руководство, 1992).

Геосистемный метод исследований предусматривает обязательное рассмотрение в комплексе всех составляющих ландшафта, исходя из его зональных (биоклиматических) и азональных (геолого-геоморфологических признаков). При проведении мерзлотных исследований одним из основных считается метод ландшафтной индикации (Баранов, 1995; Мельников и др., 1966, 1974, 1976; Вейсман, 1973, 1978; Методика мерзлотной съемки, 1979; Ландшафты криолитозоны..., 1983; Федоров, 1989, 1990, и др.) Использование этого метода основывается на тесной взаимосвязи всех составляющих природного комплекса. Поэтому с большой долей достоверности физиономичные черты ландшафта (рельеф, степень дренирования, растительность) указывают на характер мерзлотных условий - наличие или отсутствие многолетнемерзлых пород (ММП), их температурный режим, мощность, тип криогенного строения, территориальные типы сезонноталого и сезонномерзлого слоев (СТС и CMC). Для оценки пространственной изменчивости инженерно-геокриологических условий применяется ландшафтно-структурный метод (Москаленко и др., 1979; Горальчук, Мельников, 1981), основанный на изучении набора ландшафтов разных видов, на их процентном соотношении.

Во втором разделе главы рассматриваются принципы ландшафтно-типологического и мерзлотного картографирования. Наряду с существующими школами картографирования ландшафтов криолитозоны (работы ВСЕГИНГЕО и Института мерзлотоведения в Якутске) раскрывается методика составления и целесообразность использования в геокриоэкологическом картографировании ландшафтно-типологических карт в терминологии А.Г. Исаченко (1975,1980,1991).

В методическом плане типологическое картирование основано на типизации индивидуальных природно-территориальных комплексов (ПТК) по принципу однородности, схожести. Встречаемость ПТК, их пространственные комбинации создают основу для последующего районирования территории, что немаловажно, учитывая прикладной характер ландшафтно-зкологического картографирования. К тому же, именно этот подход допускает использование сквозных терминов ("геокомплекс", ПТК) без ранжирования морфологических составляющих ландшафта, который потребителю более понятен и удобен.

В основе типологической карты заложена дифференциация геокомплексов на типы, роды, виды, группы. Тип - объединяет ПТК по зональным признакам ( био-

климатическим показателям). Например, таежный, тундровый. Подтип - северотаежный, среднетаежный. Типы ландшафтов дифференцируются на роды по геолого-геоморфологическим критериям - типам рельефа и тесно связанным с его происхождением составом поверхностных отложений. Низшей категорией в предлагаемой классификации является вид. Виды ландшафтов отличаются друг от друга формами мезорельефа и почвенно-растительным покровом, характер которых зависит от состава поверхностных отложений и степени дренирования. На основе установленных диагностических признаков типа, подтипа, рода, вида ПТК строится графическая легенда, которой разрабатывается в матричной форме, т.е. в виде таблицы, построенной кзк-бы по двум координатам, что соотвествует двум основным классификационным признакам ландшафта. В горизонтальных рядах показываются типы ПТК - почвенно-растительные ассоциации, сгруппированные по степени увлажнения. Вертикальные колонки соответствуют родам ландшафта -генетическим типам рельефа и литологическим разностям горных пород. Пересечение рядов и колонок образует клетки, которые соответствуют видам ПТК. Табличная легенда облегчает выборку характеристик отдельных компонентов ландшафтов, исходя из целевой установки прикладных карт. Следовательно, ландшафтная карта и легенда строится по зонально-генетическому признаку, т.е. с учетом происхождения территории и зональной дифференциации ПТК в современных природных условиях. Количество выделов П1К зависит от масштаба исследований и объема исходной информации. Так, при выполнении ландшафтных изысканий в масштабе 1:100 ООО на территории Надым-Пуровского междуречья площадью более 5 ООО км2, ландшафтный кадастр насчитывал 27 видов ПТК.

В качестве примера использования ландшафтной основы для составления карты мерзлотного содержания, рассмотрен принцип составления карты территориальных типов сезонного промерзания и протаивания. Раздел иллюстрируется фрагментами карт, легендами.

Глава 2. Методические положения комплексного подхода к оценке

устойчивости северных геосистем к антропогенным воздействиям.

В главе рассматриваются общие принципы оценки устойчивости геосистем криолитозоны, анализируются методические подходы к оценке потенциальной устойчивости геосистем региональной и локальной размерности. Отмечено, что несмотря на значительное количество публикаций по вопросам устойчивости природных комплексов, единого подхода к определению понятия устойчивости северных геосистем и методам ее оценки не сложилось (А.Д. Арманд, B.C. Преображенский, H.A. Граве, Ю.Г. Пузаченко, К.Н. Дьяконов, С.А. Ракита,В.А. Светлосанов, С.Ю. Парму-зин, В.П. Марахтанов, В.Г. Чигир, C.B. Чистов, Л.Н., Максимова, Ю.Н. Голубчиков, Н.П. Левантовская, H.A. Шполянская и др.).

Под устойчивостью геосистем следует понимать способность системы сохранять свою структуру и функционирование при воздействии внешних факторов в пределах одного инварианта. Устойчивость криогенных ландшафтов к техногенным воздействиям резко ограничена дефицитом тепла и наличием льда в многолетнемерзлых породах. Его таяние или, напротив, образование при промерзании талых пород является причиной развития самых разнообразных деструктивных криогенных процессов и появления новых форм рельефа. Основными критериями устойчивости ландшафтов в криолитозоне являются температура и льдистость мерзлых пород. Именно они определяют характер большинства составляющих ландшафта - растительности, мощности деятельного слоя, проявления криогенных процессов. В то же время они сами находятся в прямой зависимости от климата и структуры теплового баланса поверхности, положения в рельефе, состава и генезиса отложений. Основной показатель реакции криогеосистем на внешние воздействия - криогенные процессы.

Устойчивость ландшафтов криолитозоны к техногенным воздействиям механического характера проявляется: во-первых, в способности противостоять антропогенным воздействиям, чтобы сохранить свойственную им структуру и функционирование; во-вторых, в способнос-ти к самовосстанавливаемости. Мера устойчивости - характер саморазвития и степень возможного восстановления ландшафта после снятия внешней нагрузки. В данном случае оценка устойчивости ландшафтов криолитозоны проводится по отношению к универсальным механическим нарушениям поверхности, основными причинами которых являются возведение и эксплуатация инженерных сооружений, разведка и добыча полезных ископаемых: прокладка линейных коммуникаций, сооружение кустовых площадок и промзон, бурение скважин, разработка карьеров. Результатом является следующий спектр нарушений в природных комплексах:

• сведение растительности в целом (вырубки, корчевка, пожары) и напочвенных покровов (в частности, уничтожение мохово-лишайнихового покрова);

• снятие или изменение мощности, плотности снежного покрова;

• изменение режима увлажнения почвогрунтов (дренирование, подтопление в результате прокладывания трасс линейных сооружений);

• изменение мезо- и микрорельефа (выемки, насыпи, планация);

• изменение воднофизических, механических и теплофизических свойств приповерхностных отложений (удаление торфа, минеральные добавки);

• изменение мезо- и микроклиматических условий.

С этих позиций наибольший практический интерес представляют исследования проблемы оценки устойчивости северных геосистем к антропогенным воздействиям во Всероссийском научно-исследовательском институте гидрологии и инженерной геологии (Е.С. Мельников, Н.Г. Москаленко, В.Л. Невечеря, Л.Н. Тагунова, Ю.Л. Шур), в Тюменском государственном университете (В.В. Козин), а также в МГУ (на

кафедре геокриологии геологического факультета, на кафедре криолитологии и гляциологии и в лаборатории геоэкологии Севера географического факультета).

Изучение опыта оценки устойчивости геосистем криолитозоны показывает, что в процессе этой работы основное внимание должно уделяться двум составляющим ландшафта - мерзлым породам и биоте. От мерзлотно-литогенной составляющей ландшафта зависит надежность эксплуатации инженерных сооружений, от биотической составляющей - степень сохранения экологического потенциала ландшафта. Критерии, определяющие устойчивость этих компонентов ландшафта, многообразны. Они достаточно хорошо разработаны и широко используются. Однако слабым местом этих исследований является отсутствие комплексного подхода, разобщенность оценок специалистов-мерзлотоведов и ландшафтоведов-геоботаников. Оценка устойчивости геосистем дается либо в основном с мерзлотных позиций, либо с учетом восстановления растительности. Но, если в тундровой и лесотундровой зонах, в первую очередь, мерзлотные условия определяют устойчивость ландшафтов, то в северотаежной зоне, с приближением к южной границе области вечной мерзлоты, доминанта мерзлотного фактора ослабевает, а биотических показателей - возрастает (увеличивается продуктивность, видовое разнообразие и т.п.), что должно определять ее приоритет в экспертных оценках.

В настоящей работе основные принципы потенциальной устойчивости ландшафтов к антропогенным нарушениям механического характера рассмотрены применительно к разным территориальным уровням. Исследования проблемы оценки устойчивости геосистем регионального уровня охватывали территорию Западной Сибири в рамках двух северных административных округов Тюменской области площадью 1 273,4 тыс. км2- Оценка устойчивости геосистем локальной размерности была проведена в мерзлотно-таежно-болотной природной зоне Западной Сибири (верховья рек Пур и Надым) - в районе интенсивного нефтепромыслового освоения общей площадью 5 423 км2- Оба метода являются своего рода пионерными в оценочных разработках устойчивости комплексного характера (в частности, в области оценочного картографирования криолитозоны) и основаны на качественных экспертных оценках.

Методические принципы оценки устойчивости ландшафтов региональной размерности были реализованы в ходе составления "Карты потенциальной устойчивости ландшафтов криолитозоны Западной Сибири" масштаба 1:4 ООО ООО под научным руководством доктора географических наук H.A. Шполянской. Основой послужила ландшафтно-типологическая карта на ту же территорию, составленная автором с использованием ландшафтной классификации А.Г. Исаченко по материалам отраслевых карт из Атласа Тюменской области. Основная картируемая единица - геосистема ранга "ландшафт", его типы, подтипы, роды, виды.

Оценка основана на покомпонентном анализе влияния ведущих природных факторов на снижение устойчивости ландшафта в целом под действием нагрузок (т.е. с точки зрения влияния на процесс оттаивания-промерзания). Этих компонентов семь: 1 - расчлененность рельефа; 2 - состав пород; 3 - температура грунтов; 4 - льдистость (влажность) пород; 5 - растительность (степень восстанавлива-емости); 6 - глубина сезонного лромерзания-лротаивания; 7 -криогенные процессы. При этом растительность оценивается по скорости ее восстанавливаемости, а сезонное промерзание и криогенные процессы - по степени их изменения. Приоритет в оценке отдан мерзлотным критериям. Единственный биотический параметр рассматривается лишь в одном аспекте - как стабилизирующий фактор нарушенное™ мерзлотных условий, противодействующий проявлению криогенных процессов. Этот фактор традиционно учитывается при проведении оценочно-прогнозных инженерно-геокриологических исследований в криолитозоне. Следует подчеркнуть, что в данном случае имеется ввиду импульсное нарушение геосистемы, при котором промежуток времени для восстановления у каждого компонента одинаков.

Всем ландшафтам был присвоен соответствующий экспертный балл по каждому из семи параметров. Значения общего суммарного балла по каждому типу ландшафта были ранжированы по четырем градациям, отражающим четыре степени устойчивости: среднеустойчивые, слабоустойчивые, неустойчивые, крайне неустойчивые. Картина распределения различных групп устойчивости ландшафтов в Тюменской области по природным зонам оказалась достасточно пестрой: в тундре и лесотундре превалируют ландшафты слабоустойчивые и неустойчивые, в северной тайге встречаются все четыре группы устойчивости, в средней тайге - три группы наиболее устойчивых ландшафтов.

Основные методические положения оценки состояния ландшафтов локальной размерности рассмотрены на примере Надым-Пуровского междуречья. В мерзлотном отношении территория расположена в центральной геокриологической зоне, для которой характерно островное, реже - массивноостровное распределение высокотемпературных, маломощных мерзлых пород и длительное, разнообразное по мощности сезонное промерзание на талых участках. Отличительные черты территории - слабый дренаж, чрезвычайно сильная заболоченность, преобладание отложений легкого механического состава. Ландшафтный облик формируют редкостойные сосновые и кедрово-сосновые леса с лишайниковым и моховым напочвенными покровами на песчаных подзолистых почвах, приуроченные к узким приречным полосам и гривам, и обширные болотные массивы на междуречьях. Господствующий тип болот - плоскобугристые мерзлые торфяники и выпуклые олиготрофные комплексные болота.

Оценка устойчивости проводится по типам ПТК ранга "урочище". Каждый геокомплекс оценивается по ряду биотических и мерзлотных показателей, влияющих на степень устойчивости и экологическую ценность ландшафта.

Для оценки биотического состояния ландшафтов было отобрано четыре показателя: упругая устойчивость - способность противостоять воздействиям, сохраняя при этом свойственную структуру и функционирование (в данном регионе -это ответная реакция на воздействие в виде активизации дефляции и повышения пожароопасности); пластичная устойчивость или потенциал самовосстановления растительного покрова; хозяйственная ценность или ресурсный потенциал ( наличие и обилие промысловых видов животных, ценности лесных, пастбищных ресурсов); природоохранная значимость (наличие редких и исчезающих видов растений и животных; водоохранная роль, ценность генофонда). Именно на эти критерии опираются геоботаники в работах по оценке экологического риска освоения (Вильчек, 1995).

Основными критериями мерзлотной устойчивости являются следующие характеристики мерзлотных условий: 1. Образование или исчезновение ММП, которое сопровождается активным проявлением криогенных процессов - пучения, термокарста, термоэрозии, солифлюкции; 2. Образование ММП и перелетков мерзлоты, которое не сопровождается активизацией криогенных процессов и образованием криогенных форм рельефа. 3. Изменение глубины сезонномерзлого или сезонноталого слоев (СМС-СТС) и времени существования последних.

Интегральная оценка устойчивости представлена в матрице, которая наглядно показывает положение всех типов ПТК в шкалах биотической и мерзлотной устойчивости. Биотическая устойчивость, как приоритетная в комплексной оценке устойчивости геосистем, характеризуется четырехбалльной системой градаций (горизонтальная шкала); мерзлотная устойчивость, как подчиненная, оценивается трехбалльной шкалой. Первый этап оценки - суммирование баллов на пересечениях матрицы. При одинаковой сумме баллов ПТК располагаются таким образом, что по диагонали "слева-направо" уменьшается прямой экологический риск освоения из-за снижения хозяйственной ценности и природоохранной значимости наземных экосистем наряду с более быстрой восстанавливаемостью растительного покрова , но возрастает опасность аварийности инженерных сооружений в связи с осложнением мерзлотной ситуации. По суммарному баллу ПТК типизируются в пять групп устойчивости (от менее - к более устойчивым). Например, мерзлые торфяники, получив балл мерзлотной оценки 0 (активизация опасных криогенных процессов, протекающих достаточно быстро) и балл биотической оценки 1 (легко нарушаются, восстанавливаются медленно, природоохранная значимость достаточно высокая), имеют суммарный балл 1 ( очень неустойчивые ПТК). Дренированные сосновые лишайниковые редколесья на песчаных подзолах имеют минимальный "биотический" балл (высокая пожароопас-

ность, подверженность дефляции, плохая восстанавливаемость, максимальная ресурсная и природоохранная значимость), в мерзлотном же отношении они очень устойчивы, т.к. в талых дренированных грунтах образование ММП маловероятно; по комплексной оценке эти ПТК отнесены к группе неустой-чивых и уязвимых к освоению ландшафтов (балл 2), т.е. расположены в цепочке вслед за мерзлыми торфяниками.

Матричная форма оценки устойчивости дает возможность определить приоритеты и первоочередность природоохранных мероприятий - должны ли они быть направлены, в первую очередь, на тепловые мелиорации для оптимизации мерзлотной ситуации или же на меры по сохранению или рекультивации растительности. Таким образом, способ получения интегрального экспертного балла устойчивости геосистем локального ранга более сложен, чем в предущем случае, так как в комплексной оценке "закодирована" не только реакция геосистем в виде активизации криогенных процессов, но и их экологическая ценность. В последнем разделе главы раскрывается методика оценочного картографирования в среднем масштабе. Глава иллюстрирована 4 картами, 2 гистограммами и 9 таблицами.

Глава 3. Мерзлотно-экологическая оценка состояния ландшафтов к механическим нарушениям.

Мерзлотно-экологическая оценка последствий освоения территории должна учитывать в комплексе: а) потенциальную устойчивость геосистем криолитозоны к нарушениям, которая в данном случае, проявляется в способности противостоять техногенной активизации криогенных процессов (упругая, условно - "мерзлотно-инженерная" устойчивость), и в способности к самовосстанавливаемости (пластичная, условно - "биотическая" устойчивость); б) природоресурсную и природоохранную значимость, т.е. экологическую ценность ландшафтов.

Таким образом, оценка устойчивости ландшафтов и оценка их экологического состояния - это две составные части интегральной оценки современного и прогнозного состояния геосистем области вечной мерзлоты.

С этой целью разработан новый методический прием оценки через критерий экологической опасности - КЭО, который позволяет на количественном уровне учитывать в комплексе не только устойчивость геосистем к механическим нарушениям, но и их экологическую ценность.

В методическом плане процедура оценки потенциальной экологической опасности освоения территории по типам ПТК предусматривает следующую последовательность:

1. Выбор спектра мерзлотных и биотических параметров, типичных для данного региона, число которых определяется природной спецификой региона.

2. Ранжирование каждого параметра по определенной шкале градаций.

3. Экспертная балльная оценка техногенной активизации криогенных процессов как интегрального показателя изменения экологической ситуации вследствие механических нарушений с учетом показателей экологической ценности всех геокомплексов.

4. Получение и анализ корреляционной связи между критерием экологической опасности (КЭО) и рядом мерзлотных и биотических показателей с целью отбора главных и второстепенных.

5. Получение уравнения множественной регрессии для расчета КЭО по каждому геокомплексу тестового участка.

6. Ранжирование КЭО для систематизации геокомплексов по степени экологической опасности техногенного воздействия.

7. Оценочное картографирование с учетом градаций КЭО по степеням опасности.

Реализация методического подхода к оценке мерзлотно-экологического состояния ландшафтов через КЭО демонстрируется на примере двух тестовых участков, расположенных на севере и юге криопитозоны.

Тест-объект "Усть-Порт" расположен на правом берегу р. Енисей, в 100 км к северу от г. Дудинки в подзоне южной тундры. Ландшафтная и мерзлотная ситуация типична для подзоны Западной Сибири в целом, а также для западной и центральной частей Северо-Сибирской низменности Таймыра.

Ландшафтная структура характеризуется следующими чертами. В пределах Санчуговской возвышенной равнины (абс.выс. 80-160 м) преимущественное развитие имеют различные типы пятнистых тундр с широким развитием мохово-лишайникового покрова и кустарничков. Типичные зональные кустарниковые тундры (ерниковые, ивняковые, ольховые) с хорошо выраженным кочковато-пятнистым рельефом преобладают в пределах более низких уровней междуречий -Казанцевской равнины (абс.выс. 60-80 м) и Каргинской террасы (абс.выс. 20-25 м). К югу от излучины р.Енисей встречаются массивы кустарниковых тундр с участием лиственничного древостоя; условно эти природные комплексы названы лесотундровыми. В пределах междуречий всех уровней широкое распространение имеют полигональные торфяники с ледяными жилами и осоково-гипновые болота. Верхняя часть разреза представлена суглинками, алевритами, торфом.

Мерзлотные условия характеризуются сплошным развитием мерзлых пород со сквозным таликом под руслом Енисея. Мощность мерзлоты 250-400 м. Верхняя часть разреза, до глубины 30-50 м, сложена весьма льдистыми отложениями. Льды представлены самыми различными модификациями: криогенными текстурами, ледяными жилами, пластовыми льдами, реже ядрами бугров пучения. ■ Глубина сезонного протаивания варьирует в пределах: 0,5 (торф); 0,8-1,2 м (суглинок); 1-2 м (песок). Криогенные процессы включают практически все разновидности, характерные для равнинных территорий. Преобладают морозобойное растрескива-

ние, термокарст, сопифпюкция. В соответствии с этими процессами широко развиты полигональные торфяники, велики заболоченность и заозеренность территории, расчлененность береговых обрывов Енисея.

Расположение тест-объекта в области сплошной и мерзлоты предопределило выбор и число мерзлотных и оценочных параметров. Были разработаны две шкалы балльных оценок. Первая (мерзлотная) - с целью оценки потенциальной активизации криогенных процессов. Вторая (биотическая) - с целью оценки восстанавливаемости (пластичной устойчивости биоты) и ресурсного потенциала. Число мерзлотных критериев вдвое больше биотических. Все параметры откалиброваны по 4-х балльной шкале градаций, по мере влияния на вероятность опасности освоения с инженерно-мерзлотной и экологической точек зрения (табл.1).

Спектр мерзлотных параметров состоит из значений среднегодовой температуры пород, их криогенного строения до глубины 10 м, изменения мощности слоя сезонного протаивания и защитных (протекторных) свойств растительности, под которыми понимается ее теплоизолирующая и закрепляющая роль.

Температурный режим мерзлых пород. Интегральным показателем является среднегодовая температура. Ранжирование основано на оценке суровости ММП, широко используемом в мерзлотоведении. Чем ниже температура, тем меньше вероятность развития опасных с экологической и инженерной точек зрения процессов и тем быстрее они затухают после своего возникновения.

Криогенное строение ММП характеризуется количеством льда в породах различного состава в верхней части разреза (до глубины 10 м), с протаиванием которого и связано основное проявление криогенных процессов. Все мерзлые породы объединены в четыре группы по стандартным интервалам льдистости. Общая тенденция ясна: с ростом льдосодержаия увеличивается опасность развития криогенных процессов и риск освоения.

Слой сезонного протаивания. Его интегральной характеристикой является максимальная мощность. Оценка основана на прогнозе изменения глубины протаивания в случае уничтожения растительного покрова: в песках в рпределенных ландшафтах она возрастает на 30-50%, в суглинках - на 20-30%, в торфах - не более, чем на 20%.

Защитная роль растительности оценивается по двум характеристикам: теплоизоляционным свойствам напочвенных мохово-лишайниковых покровов, их проективному покрытию и мощности; закрепляющему, армирующему действию корневой системы растительности, в первую очередь, кустарников.В соответствии с этим, чем больше проективное покрытие, высота, разно-образие и продуктивность растительных сообществ, тем опаснее ее уничтожение.

Оценка биотического состояния ландшафта проведена по двум показателям: потенциалу самовосстановления растительного покрова и ресурсному потенциалу, или хозяйственной ценности.

Таблица 1.

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ МЕРЗЛОТНЫХ И БИОТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА ВОЗРАСТАНИЕ СТЕПЕНИ ОПАСНОСТИ ОСВОЕНИЯ ТЕСТ-ОБЪЕКТА "УСТЬ-ПОРТ"

№ У ПАРАМЕТРЫ Оценка влияния в баллах

п/п ГЕОКОМПЛЕКСОВ 1 слабо влияет 2 влияет 3 заметно влияет 4 сильно влияет

1 Температура грунтов, °С -7 ; -5 -5 ; -7 От-» -1 - -3

2 Суммарное льдосодержание в частях <0,2 0,2 - 0,4 0,4 - 0,6 => 0,6

3 Увеличение глубины сезонного протаивания после нарушения не изменяется увеличение до 20% увеличение на 20 - 30% увеличение больше, чем на 30%

4 Защитные свойства растительного: теплоизоляционные и закрепляющие свойства отсутствие защитных свойств незначительные теплоизоляционные свойства; хорошие закрепляющие хорошие защитные свойства максимальные защитные свойства

5 Самовосстанавливаемость растительного покрова быстрая (в течении 3-5 лет) средняя (в течении 5 - 7 лет) слабая (до 10-15 лет) медленная (более 15-20 лет)

6 Ресурсный потенциал (или хозяйственная ценность) (в т.ч. оленеемкость -гол./га) крайне низкий (< 5 или отсутствует) умеренный (5 -10) средний (10 -15) высокий (>15)

Потенциал самовосстановления определяется скоростью восстановления растительности после нарушения. Чем медленнее происходит самовосстановление, тем больше риск освоения.

Ресурсный потенциал территории отражает хозяйственную ценность ландшафтов и включает, в первую очередь, показатель ценности пастбищных

ресурсов (оленеемкость), а также наличие и обилие промысловых видов животных (песца и ондатры). Орнитофауна и рыбные запасы не оценивались.

В результате обработки данных были получены коэффициенты корреляции значений параметров между собой и с экспертно оцененным КЭО. При этом выяснилось, что наибольшие коэффициенты корреляции, а значит наиболее существенное влияние на потенциальную активизацию криогенных процессов и на интегральную оценку опасности освоения оказывают льдистость и защитная роль растительности, значения которых соответственно составляют 0,750 и 0,617. Значения коэффициентов корреляции двух биотических параметров с экспертной оценкой КЭО оказались также достаточно высокими (0,621 и 0,767). Общий коэффициент корреляции составил более 0,9. С помощью уравнения множественной регрессии для каждого ПТК тестового участка были получены значения КЭО от нуля до единицы. Чем больше КЭО, тем больше вероятность возникновения опасных экологических ситуаций.

В соответствии со значениями КЭО было проведено ранжирование всех типов ПТК по типу уязвимости к освоению.

Высокая степень опасности - КЭО более 0,75. В эту группу входят:

- типичные тундры с хорошо развитым кустарниковым ярусом и мохово-лишайниковым напочвенным покровом. Криолитогенная основа этих ПТК представлена сильно льдистыми суглинками и алевритами со сложными и разнообразными криогенными породами. При удалении растительности на плакорах эти породы будут активно перерабатываться термокарстом, на склонах - солифлюкцией, термоэрозией, оплыванием, оползанием; у подножий склонов и на ровных поверхностях возникнут площади с плывунами.

- полигональные торфяники с ледяными жилами, поверхность которых в естественных условиях надежно предохраняется от протаивания мощным мохово-лишайниковым покровом. Удаление его приведет к прогрессирующему термокарстовому проседанию полигонов, а по трещинам - к интенсивной термоэрозии.

- лесотундровые ПТК, т.е. кустарниковые тундры с редким лиственничным древостоем, высокой оленеемкостью и крайне низким потенциалом самовосстановления. Во всех ландшафтах со значениями КЭО выше 0,75 антропогенные нарушения механического характера должны быть полностью запрещены.

Средняя степень опасности - КЭО от 0,46 до 0,75. В эту группу вошли: пятнистые моховые и лишайниковые тундры, лиственничные редколесья, осоково-гипновые болота и высокая пойма Енисея, заросшая густым кустарником. Удаление растительности и другие типы механических нарушений приведут к широкому развитию заболоченности и площадного пучения, локальному проявлению глубокого термокарста и термоэрозии, солифлюкции, местами - к образованию сезонных бугров пучения. По экологическим факторам - восстанавливаемости и природо-хозяйственной значимости - все они имеют средние показатели. В этой группе ПТК

антропогенные нарушения допустимы, но с соблюдением ряда природоохранных (инженерно-мерзлотных и фиторекупьтивационных) мероприятий.

Низкая степень опасности - КЭО менее 0,45. Природные комплексы этой группы занимают небольшие площади и характеризуются угнетенной растительностью или ее отсутствием. Это пятнистые травяно-кустарничковые тундры и прирусловые отмели. Техногенное вмешательство приведет к активной дефляции и опустыниванию пятнистых тундр. На прирусловых отмелях изменение влажност-ного режима может активизировать пучение иловатых песков. В эту группу также включены луга в долине Енисея и закустаренные долины мелких рек по той причине, что быстрое восстановление растительности в этих ландшафтах погасит негативное воздействие техногенеза. К тому же их природохозяйственная значимость крайне низка. Эта группа ландшафтов имеет наиболее низкую степень опасности освоения, а значит механические нарушения в ходе освоения здесь допустимы с некоторыми ограничениями.

Тест-объект "Муравленково" расположен в бассейне левых притоков р. Пур, в северотаежной зоне Западной Сибири, в пределах Суторминского нефтяного месторождения. Представляет собой пологоволнистую водораздельную поверхность с абсолютными отметками от 110-120 м до 80-90 м. Ландшафтный облик формируют редкостойные сосновые с примесью березы леса с маломощным лишайниково-зеленомошным напочвенным покровом на почвах подзолистого типа и озерно-болотные комплексы, преимущественно мерзлые плоскобугристые торфяники и грядово-озерково-мочажинные болота. Рельефообразующие отложения песчаные, перекрытые торфом небольшой мощности. В целом, тестовый участок репрезентативен для мерзлотно-таежной-болотной природной зоны Западной Сибири с островным распространением высокотемпературных маломощных ММП, а в региональном плане - типичен для южной части Надым-Пуровского междуречья и для севера Сургутского Полесья.

Оценка мерзлотной устойчивости в пределах тест-объекта "Муравленково" основана на двух критериях: активизации криогенных процессов в связи с радикальными изменениями мерзлотных условий (полное или глубокое протаивание мерзлых пород или новообразование перелетков и островов мерзлоты) и на изменении мощности и длительности существования сезонномерзлого слоя. Активизация криогенных процессов представляет угрозу функционированию инженерных сооружений. Больше половины аварий на мерзлых торфяниках происходит вследствие разрывов трубопроводов. Изменение CMC не влечет за собой таких аварийных последствий, но существенно изменяет микроклимат почв и препятствует самовосстанавлению растительности. В спектр оценочных мерзлотных критериев не вошли показатели среднегодовой температуры грунтов и льдистости ММП по причине отсутствия территориального разнообразия этих параметров. Практически все острова и массивы ММП в исследуемом районе характеризуются

одинаковым диапазоном изменения температур (0 ч- -1°) и однотипным криогенным строением. Следовательно, в пределах южных районов криолитозоны по этим мерзлотным характеристикам нет необходимости давать различные экспертные оценки устойчивости.

Набор биотических характеристик по мере снижения приоритетности состоит из трех показателей: а) хозяйственной и природоохранной значимости; б) пластичной устойчивости (способности к самовосстановлению); в) упругой устойчивости - ответной реакции на воздействие в виде активизации дефляционных процессов и повышения пожароопасности. Последний показатель репрезентативен для исследуемого региона верховьев рек Пур и Надым, отличающегося песчаным составом отложений и преобладанием соснового древостоя на дренированных гривообразных повышениях. Этот критерий имеет не столько зональную, сколько региональную значимость, подчеркивая опасность прогрессирующего "опустынивания" исследуемого района в ходе ее хозяйственного освоения.

Анализ корреляционной связи между экспертными значениями КЭО и выбранными параметрами показал, что самые большие значения коэффициентов корреляции с параметром хозяйственной и природоохранной значимости (0,822) и с параметром мощности деятельного слоя (0,799).В результате получено уравнение для расчета КЭО по массиву ПТК в пределах данного тест-объекта, правомерность использования которого подтверждается неоднократным апробированием на многих месторождениях в пределах лесоболотной зоны Западной Сибири (в частности, на проектируемом Сугмутском месторождении по данным независимых экспертов).

В соответствии с расчетными значениями КЭО было проведено ранжирование всех геокомплексов тест-объекта "Муравленково" по типу уязвимости к освоению.

Высокая степень опасности - КЭО > 0,75, характерна для двух групп геокомплексов. Это кедровые пойменные леса, которые не представляют опасность функционированию техногенных объектов из-за отсутствия опасных криогенных процессов, но по своей экологической (в первую очередь, природоохранной) значимости относятся к тем уникальным для этого региона природным комплексам, которые недопустимо затрагивать освоением. Чуть меньшее значение КЭО получили сосновые лишайниковые леса прежде всего по биотическим критериям (чрезвычайно пожароопасны, подвержены дефляции и имеют большое хозяйственное значение в качестве пастбищных и охотничье-промысловых угодий). Во вторую группу входят плоскобугристые торфяники с преобладанием ММП по площади (до 75-90%). Именно эти ПТК наиболее опасны при эксплуатации из-за максимальной активизации криогенных процессов (термокарст, пучение).

Средняя степень опасности - КЭО от 0,31 до 0,75. Эта группа превалирует по площади и по числу разных типов ПТК. Сюда вошли все комплексные болота верхового типа\ наиболее опасен по мерзлотным критериям

грядово-озерково-мочажинный тип болот, так как мерзлые гряды в его пределах занимают до 50% площади, а значит там возможна активизация криогенных процессов. По экологическим критериям в эту группу вошли водораздельные зеленомошные леса, все пойменные леса, а также залесенные сосново-кустарничково-сфагновые болота и вторичные сосново-березовые слабодрениро-ванные леса на месте гарей и вырубок. В этих ПТК несколько меньше степень экологического риска освоения по сравнению с дренированными лесами, но одновременно уменьшается надежность эксплуатации сооружений в соответствии с мерзлотными условиями - возможно слабое проявление сезонного пучения, образование перелетков и островов мерзлоты

Низкая степень опасности - КЭО менее 0,3. В эту группу включены ПТК песчаных раздувов, весьма характерные в целом для долинного комплекса крупных рек Надым-Пуровского междуречья. Они имеют самый низкий показатель экологической значимости и чрезвычайно подвержены дефляции. Сюда же попадают низинные болота озерных котловин и староречий, в которых опасные экзогенные, в том числе криогенные, процессы маловероятны, мохово-травяной растительный покров быстро восстанавливается, а хозяйственная и природоохранная значимость невелики.

На основе ранжирования ПТК по трем градациям КЭО были составлены Карты экологической опасности освоения тест-объекта "Усть-Порт" (масштаб 1:200 ООО) и тест-объекта "Муравленково" (масштаб 1:50 ООО).

Предлагаемая мерзлотно-экологическая оценка состояния ландшафтов на основе использования КЭО позволяет с помощью банка данных региональной системы экологического мониторинга и специалистов-экспертов:

• произвести оценку биотических и мерзлотных показателей, установив их приоритетность в суммарной оценке устойчивости, кризисное™ и других состояний геосистем при техногенезе;

• провести районирование территории и дать количественную характеристику состояния экологической обстановки;

• включить в единую экспертную оценку данные по другим составляющим геокомплекса (климату, почвам, водному режиму и пр.).

По этому методу проводилась оценка состояния геокомплексов в пределах Западно-Сугорминского и Лянторского нефтяных месторождений с целью природоохранной оценки земель, необходимой для обоснования новых проектных решений по расширению нефтепромыслов, затрагивающих места традиционного природопользования коренного населения. Для более северных районов этот метод разрабатывается по заданию программы "Экологическая безопасность России" в . рамках проекта 6.1.5. по теме "Оценка состояния арктических и субарктических геосистем на основании данных экологического мониторинга".

Глава 4. Оценка экологических ситуаций (на примере Ямало-Ненецкого и Ханты-Мансийского автономных округов Тюменской области).

В методическом плане оценка формирования экологических ситуаций (ЭС) основана на совокупном учете двух факторов: а) характере и интенсивности типичной антропогенной нагрузки механического характера - техногенной нарушенное™ в зонах влияния нефтегазодобывающего комплекса и степени отравленности пастбищных угодий; б) потенциала устойчивости ландшафтов к нарушениям, который оценивается степенью проявления деструктивных криогенных процессов.

Карта экологических ситуаций масштаба 1:6 ООО ООО была составлена на основе сопряженного анализа серии карт того же масштаба: ландшафтной, устойчивости ландшафтов, антропогенной нагрузки.

Степень антропогенной трансформации среды выражается в экспертных баллах и в общем виде соответствует градациям остроты экологических проблем пг Б.И. Кочурову (1990, 1992). Система получения балльных оценок базируется на матричном учете 4-х градаций степени устойчивости ландшафтов (горизонтальная шкала) и 2-х градаций интенсивности антропогенной нагрузки (табл. 2).

Таблица 2.

ОЦЕНКА ФОРМИРОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИТУАЦИЙ ( ЛЕГЕНДА К КАРТЕ )

'Группы устойчивости ^ландшафтов

Антропогенная нагрузка

Балл

Средне-устойчивые

Слабоустойчивые

1

Неустойчивые

Крайне неустойчивые

Истощение ресурсного потенциала (в основном перевыпас)

условно благоприятная

ТГТ -Ш-

удовлетворительная

напряженная

критическая

ш

сумма баллов 1

сумма баллов 2

сумма баллов 3

сумма баллов 4

Техногенная нагрузка НГК; истощение ресурсного потенциала

удовлетворительная

напряженная

критическая

кризисная

ш

сумма баллов 2

сумма баллов 3

сумма баллов 4

сумма баллов 5

Градации устойчивости полностью соответствуют группам устойчивости геосистем региональной размерности, методика оценки которых изложена выше. Шкала градаций антропогенной нагрузки состоит из двух ступеней по степени возрастания интенсивности нагрузок: 1 балл - слабая и средняя интенсивность нагрузки, связанная с истощением ресурсного потенциала, как то: перевыпасом на оленьих пастбищах, сведением леса, истощением рыбных запасов в пойме р. Оби; 2 балла - значительная интенсивность нагрузки, связанная с техногенными нагрузками площадных и линейных объектов нефтегазодобывающего комплекса наряду с истощением природных ресурсов.

Выделено 5 групп экологических ситуаций: кризисная, критическая, напряженная, удовлетворительная, условно благоприятная. При этом было уточнено понятие "кризисная экологическая ситуация" для геосистем Тюменского Севера, так как традиционное понимание КЭС в различных областях географической науки как негативные изменения, угрожающие экологическому состоянию природного комплекса, для криолитозоны должно быть дополнено "инженерной" компонентой. Тем самым подчеркивается повышенная аварийность инженерных сооружений в пределах криогеосистем, что является дополнительным источником загрязнения природной среды. В соответствии с этим, под кризисной экологической ситуацией в криолитозоне понимается резкая активизация криогенных процессов и радикальные изменения биоты, приводящие к устойчивому отрицательному изменению геосистемы и составляющие угрозу функционированию инженерных сооружений.

Помимо ареалов ЭС на карте показаны: заповедники, заказники федерального и окружного подчинения, леса особо охраняемые кедровые, водоохранные приречные и притундровые защитные, а также южная граница области вечной мерзлоты.

Карта экологических ситуаций позволила провести анализ экологических последствий освоения территории, прежде всего, в зональном и региональном аспектах.

В Ямало-Ненецком округе - в тундре и лесотундре - острые ЭС в значительной степени связаны с освоением месторождений углеводородного сырья и перевыпасом. Ареалы критических ЭС на западе Ямала (Бованенковское, Харасавейское месторождения) и в центральной части Тазовского п-ва (Ямбургское месторождение) формируются, как правило, в пределах неустойчивых ландшафтов долин и болот междуречий (заторфованных, относительно высокотемпературных, сильнольдистых), подверженных термокарсту и термоэрозии. Для зоны тундры наиболее типична напряженная ЭС (центральная и восточная часть Ямала, юг Гыданского и Тазовского п-вов), которая характерна для неустойчивых и слабоустойчивых ландшафтов под воздействием перевыпаса, объектов мелких газовых месторождений, автозимников (на Ямале).

В зоне северной тайги в настоящее время формируется ареал кризисной экологической ситуации (собственно КЭС), переросший из локальных очагов в региональный масштаб. Это район Надым-Пуровского междуречья, в котором сосредоточены южные землеотводы длительно эксплуатируемых Медвежьего и Уренгойского месторождений, крупные магистральные трубопроводы. Столь значительный техногенный прессинг накладывается на крайне неустойчивые к нагрузкам ландшафты - массивы мерзлых торфяников плакоров и надпойменных террас. Причина их неустойчивости - высокая льдистость, близкая к 0° температура грунтов, относительно медленная восстанавливаемость и , следовательно, максимальная предрасположенность к активизации деструктивных криогенных процессов. В этих же районах наблюдается массовая деградация притундровых лесов, в первую очередь, из-за пожаров. В пределах Муравленского, Суторминского, Крайнего нефтяных месторождений, расположенных в верховьях рек Надым и Пур, в настоящее время формируется критическая экологическая ситуация. Возникновение кризисной и критической ЭС выражается в пониженной контрастности геокомплексов - доминировании в ландшафтной структуре мало продуктивных травяно-сфагновых болот и топей наряду с пустынными бедлендами на месте залесенных дренированных ландшафтов, что снижает их устойчивость к внешним воздействиям.

У южной границы области вечной мерзлоты, в зоне средней тайги, снижение жесткости мерзлотных условий, повышение биопродуктивности и относительно быстрая способность к самовос танавливаемости обусловили формирование,среди наиболее острых ЭС , только лишь напряженной экологической ситуации, характерной для ряда месторождений ПО "Когалымнефтегаз" в Сургутском Полесье.

Анализ экологических ситуаций в пределах Ямало-Ненецкого автономного округа показал, что доля территорий с кризисной, критической и напряженной ЭС составляет 32%, что превышает площадь особо охраняемых территорий в ere пределах (21%). В Ханты-Мансийском автономном округе, расположенном исключительно в таежной природной зоне, доля территорий с неблагополучными ЭС существенно меньше (8%). При этом площадь земель с естественной ЭС, незатронутых освоением, в этом округе составляет 69% , а в Ямало-Ненецком -лищь 47%. Это подтверждает тезис о том, что в зоне сплошной и прерывистой мерзлоты наблюдается большая предрасположенность к возникновению КЭС по причине слабой потенциальной устойчивости геосистем к техногенным нагрузкам наряду с их интенсивным антропогенным нарушением.

С учетом -ышенной чувствительности геосистем криолитозоны к внешним воздействиям, .■• этически присущей им предрасположенности к дестабилизации состояния, меры 'ю предотвращению возникновения неблагоприятных экологических ситуаций (в т - ■ юле кризисных - КЭС) в криолитозоне заключаются в разра-

ботке системы природоохранных мероприятий, в минимизации техногенных воздействий, создании заповедных территорий.

Все многообразие природоохранных мероприятий можно объеденить в группы запретительных, мелиоративных (снежных, водных, тепловых), рекультивационных (инженерно-мерзлотных и биологических), инженерных (обеспечение безаварийной работы инженерных сооружений), ресурсосберегающих. Отмечено, что разработка комплекса первоочередных природоохранных мер должна основываться на оценке устойчивости геосистем. Чем ниже ее оценка, тем жестче должны быть требования к освоению. Конкретная система природоохранных мероприятий разработана на примере района нефтепромыслового освоения Надым-Пуровского междуречья.

Выводы.

Основные результаты, определяющие научно-методическую и практическую значимость диссертационной работы, сводятся к следующему.

1. Определены задачи мерзлотно-экологической оценки состояния геосистем криолитозоны и формы их картографического обеспечения. При этом под комплексной мерзлотно-экологической оценкой понимается оценка потенциальной устойчивости геосистем к нарушениям (в данном случае - способности противостоять техногенной активизации криогенных процессов), наряду с оценкой природоресурсной и природоохранной значимости - показателей экологической ценности ландшафта.

2. Предложены ведущие критерии мерзлотно-экологичекой оценки состояния геосистем локальной размерности. Установлено, что спектр ведущих мерзлотных и биотических параметров в северных и южных регионах криолитозоны различен и подчиняется своеобразной широтной зональности. По мере движения на север (зона тундры и лесотундры) необходимо учитывать большее число оценочных параметров. При этом приоритет в интегральной оценке уязвимости на севере криолитозоны следует отдавать мерзлотным критериям , так как к северу удельный вес мерзлотно-литогенной составляющей ландшафта возрастает, а его экологический потенциал (биопродуктивность, видовое разнообразие, сомкнутость древостоя) уменьшается.

На севере криолитозоны из широкого спектра мерзлотных параметров при оценке состояния геокомплексов наиболее значимы: льдистость и защитная роль растительности, оценивающая совокупное влияние теплоизолирующих свойств напочвенного мохово-лишайникового покрова и закрепляющего свойства корневой системы кустарниковой растительности. Из спектра биотических параметров -пластичная устойчивость (степень восстанавливаемости), а также хозяйственная ценность (в первую очередь, с точки зрения пастбищных ресурсов). На юге криолитозоны спектр мерзлотных характеристик должен основываться, в первую очередь, на изменении мощности и длительности существования сезонномерзлого

слоя, а спектр биотических параметров - на оценке хозяйственной и природоохранной значимости.

3. Разработан новый методический прием оценки состояния геокомплексов криолитозоны через количественный интегральный показатель - критерий экологической опасности (КЭО), апробированный на двух тестовых участках, репрезентативных для подзон южной тундры и северной тайги. Для расчета КЭО по уравнениям множественной регрессии использованы мерзлотные показатели, изменение которых провоцирует активизацию криогенных процессов: среднегодовая температура пород, льдистость, изменение мощности и длительности существования слоя сезонного промерзания-протаивания, защитная роль растительности; биотические параметры состояли из показателей восстанавливаемости, хозяйственной и природоохранной значимости и упругой устойчивости, проявляющейся в виде активизации опасных дефляционных процессов и повышения пожароопасное™. В соответствии со значениями КЭО в пределах тестовых участков проведен« ранжирование всех ПТК по трем градациям уязвимости к освоению.

4. Разработан методический подход к составлению прикладных карт оценочного содержания в среднем и мелком масштабах на территорию Западной Сиби-и, в основе которых лежит метод ландшафтно-типологического картографирования: карты устойчивости ландшафтов к механическим нарушениям (масштабы 1.:100 ООО и 1:6 ООО ООО); карты опасности освоения (масштабы 1:50 ООО и 1:200 ООО); карты оценки экологических ситуаций (М 1:6 ООО ООО), сопровождаемые оригинальными табличными легендами.

5. Впервые для двух северных административных округов Тюменской области дана оценка формирования экологических ситуаций, которая основана в методическом плане на совокупном учете двух факторов: а) характере и интенсивности антропогенной нагрузки механического характера, а именно - линейно-площадной нарушенное™ в зонах влияния объектов нефтегазодобывающего комплекса и степени дигрессии пастбищных угодий; б) потенциальной устойчивости естественных ландшафтов к механическим нарушениям, что выражается в их предрасположенности к проявлению деструктивных криогенных процессов. В соответствии с этим, определена тематика и разработано содержание основных мелкомасштабных карт, образующих серию: ландшафтной, устойчивости ландшафтов, антропогенной нагрузки, экологических ситуаций совместно с природоохранной нагрузкой.

6. Определено понятие "кризисная экологическая ситуация (КЭС) в криолито-зоне", под которой понимается активизация криогенных процессов и радикальные изменения биот ; \)иводящие к устойчивому отрицательному изменению геосистемы и составляю , угрозу функционированию инженерных сооружений.

Установлен, что в настоящее время КЭС в этом регионе формируется в зоне редкостойной сев < ной тайги, где значительный техногенный прессинг накладывается на крайне ;< :гойчивые к нагрузкам ландшафты - мерзлые торфяники

плакоров и надпойменных террас, максимально предрасположенные к активизации криогенных процессов.

7. Разработана система типизации природоохранных мероприятий по группам устойчивости ландшафтов, все многообразие которых сводится к запретительным мерам, снежной, водной и тепловой мелиорации, фито- и мерзлотно-инженерной рекультивации, обеспечиванию безаварийной работы инженерных сооружений, ресурсосбережению.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Оценка мерзлотно-ландшафтных условий долины р. Амур при гидротехническом строительстве. II Геология и экология бассейна р. Амур. - Благовещенск, 1989, ч. Ill (2), с. 85-87. (Соавтор Н..В. Тумель).

2. Преобразование природных комплексов в долине р. Онеги в связи с изменением водного режима при хозяйственном освоении. // География и современное состояние почвенного покрова на Европейском Севере: Тез. докл. -Архангельск, 1990, с. 102-104.

3. Оценка воздействия нефтедобычи на мерзлотно-ландшафтно-экологические условия. // Методическое пособие для разработки природоохранных мероприятий при проектировании нефтяных месторождений в северотаежной зоне Западной Сибири. - М.: Совинтервод - Гипротюменьнефтегаз, 1993, с. 8-55. (Соавтор Н.В. Тумель).

4. Кризисные экологические ситуации в криолитозоне. // География (Программа "Университеты России") - М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1993, с. 203-215. (Соавторы: В.Н. Конищев, В.Н. Марахтанов, В.И. Соломатин, Н.В. Тумель, В.Г. Чигир).

5. Карта устойчивости ландшафтов криолитозоны Западной Сибири. // Вестник Моск. Ун-та. Сер. 5. География, 1994, № 1, с. 56-66. (Соавтор H.A. Шполянская).

6. Комплексная оценка устойчивости северных геосистем к техногенным воздействиям. // Освоение Севера и проблема рекультивации: Тез. докл. -Сыктывкар, 1994. (Соавтор Н.В. Тумель).

7. Эколого-географические проблемы в криолитозоне. // Сб. докладов юбилейного съезда Русского Географического общества. - Санкт-Петербург, 1995. (Соавторы Н.В. Тумель, В.Н. Конищев).

8. Комплексная геологическая оценка техногенного воздействия на ландшафты криолитозоны России. // Современные проблемы геоэкологии: Тез. докл. международ, совещ. - Томск, 1995. (Соавторы: A.B. Евсеев, Н.В. Тумель).