Влияние дорожных сооружений на болотные геосистемы лесотундровой и таежной зон Западной Сибири

Миляева, Елена Владимировна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Влияние дорожных сооружений на болотные геосистемы лесотундровой и таежной зон Западной Сибири
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Влияние дорожных сооружений на болотные геосистемы лесотундровой и таежной зон Западной Сибири"

На правах рукописи

Миляева Елена Владимировна

ВЛИЯНИЕ ДОРОЖНЫХ СООРУЖЕНИЙ НА БОЛОТНЫЕ ГЕОСИСТЕМЫ ЛЕСОТУНДРОВОЙ И ТАЕЖНОЙ ЗОН ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Специальность 25.00.36 - геоэкология (науки о Земле)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

2 4 СНГ 2313

Томск 2013

005536056

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирская государственная геодезическая академия» (г. Новосибирск), на кафедре экологии и природопользования

Официальные оппоненты:

Земцов Валерий Алексеевич, доктор географических наук, профессор, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный

исследовательский Томский государственный университет», кафедра гидрологии, заведующий кафедрой

Дюкарев Анатолий Григорьевич, доктор географических наук, доцент, федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук, отдел экологических исследований, заведующий отделом

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт водных и экологических проблем Сибирского отделения Российской академии наук, г. Барнаул

Защита состоится 13 ноября 2013 года в 14.30 на заседании диссертационного совета Д 212.267.19, созданного на базе федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Национальный исследовательский Томский государственный университет» по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36, ауд. 119.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Томского государственного университета.

Автореферат разослан £ октября 2013 г.

Ученый секретарь

Научный руководитель:

кандидат биологических наук, доцент, Миронычева-Токарева Нина Петровна

диссертационного совета

Савина Наталья Ивановна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время одной из важнейших задач геоэкологии является анализ влияния хозяйственной деятельности на окружающую среду на региональном и локальном уровнях. К числу недостаточно изученных вопросов относятся негативные последствия, вызываемые строительством линейных сооружений.

Западная Сибирь является крупнейшим регионом в мире по масштабу распространения болотных систем на ее территории. Освоение территории нефтегазовыми предприятиями в последние годы обусловило острую необходимость более полного изучения этого региона, получения новой достоверной информации, отражающей современное состояние исследуемого объекта и позволяющей делать прогноз возможного изменения экологической ситуации под действием природных и антропогенных факторов. Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений, а также транспортировка нефти -мощный фактор трансформации природных ландшафтов. В результате их воздействия формируются разнообразные техногенные модификации, которые можно рассматривать как своего рода деградации первичной природной геосистемы. Самым масштабным проявлением гидролитогенных процессов, вызванных деятельностью человека, является формирование обширных зон подтопления и осушения территорий в результате изменения направления или нарушения поверхностного стока. Эти процессы активизируются при прокладке линейных объектов (автодорог) через болотные комплексы (Васильев, 1998; Соромотин, 2005, Новиков, 2009).

Эффективное изучение и оценка трансформации геосистем возможны на основе растительной индикации, заключающейся в определении уровня техногенного воздействия по изменению отдельных компонентов растительного покрова (фитоиндикаторов).

Это определило основную цель исследований - выявить закономерности трансформации растительного покрова болотных геосистем, подверженных воздействию подтопления в полосе размещения дорожных сооружений в границах таежной и лесотундровой зон Западной Сибири.

Задачи исследования:

1. Изучить болотные геосистемы, подверженные подтоплению, на ключевых участках таежной и лесотундровой зон Западной Сибири с помощью геоботанических методов и дистанционного зондирования.

2. Определить составные части территории подтопления, выделить конкретные ареалы трансформации растительности подтопленных участков.

3. Изучить динамику изменения растительности в ареалах трансформации на подтопленных участках таежной зоны.

4. Определить растительные индикаторы изменения гидрологического режима при прокладке дорожных сооружений для различных подзон таежной зоны Западной Сибири.

5. Создать в среде ГИС картосхему генетических типов рельефа и растительности М 1:50000 для территории лесотундры, ограниченной

координатами 65,87° с.ш. / 78,75° в.д. - 65,98° с.ш. / 80,42° в.д., на основе которой определить площади и встречаемость подтоплений.

Объект исследования - болотные геосистемы таежной и лесотундровой зон Западной Сибири, подверженные подтоплению.

Предмет исследования - изменчивость геосистем при подтоплении в разных гидролого-климатических зонах Западной Сибири.

Методы исследования. В работе применялись методы комплексных физико-географических исследований, методы дешифрирования аэро- и космоснимков, картографические, методы фитоиндикации (определялся экологический, таксономический и биоморфологический состав растительности, определялась структура растительного покрова и его связь с рельефом).

Исходный материал, используемый в работе. В основу диссертационной работы положены данные дистанционного зондирования Земли, картографические материалы, результаты полевых и камеральных исследований. В качестве основного источника пространственной информации использовались снимки Landsat ЕТМ+, разрешением 15 м/пиксель и Spot, разрешением 10 м/пиксель, для их трансформирования, оценки геометрической точности создаваемых картосхем, при дешифрировании использовались топографические карты масштаба 1:100000 и 1:200000. Также в процессе дешифрирования и картографирования использовались аэрофотоснимки, результаты полевых исследований, в том числе описания геосистем, картосхемы, полученные в результате полевого дешифрирования данных Landsat 7. В результате полевых исследований в 2008-2010 годах автором было проведено обследование 170 подтоплений в таежной и лесотундровой зоне.

Научная новизна. Впервые проведен пространственно-временной анализ динамики растительного покрова как индикатора изменения гидрологических условий вдоль дорожных сооружений таежной и лесотундровой зон Западной Сибири.

Создана картосхема генетических типов рельефа и растительности ключевого участка лесотундры М 1:50000, на основе которой определены площади и встречаемость подтоплений.

Впервые для таежной зоны Западной Сибири установлены 4 варианта развития ареалов трансформации растительности при подтоплении.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Картосхема генетических типов рельефа и растительности масштаба 1:50000 является репрезентативным источником информации, который позволяет оценить относительную площадь участков подтопления, возникающих в результате строительства дорожных сооружений, и выявить закономерности их распространения в различных геоморфологических условиях лесотундры. Полученные данные способствуют оптимизации проектных решений продольных профилей трассы дорожного полотна.

2. Число и конфигурация ареалов трансформации растительного покрова болотных геосистем, вызванные подтоплением, зависят от рельефа,

интенсивности притока воды, уровня болотных вод, и слабо зависят от климатических характеристик зоны нахождения изучаемых геосистем.

3. Связь между пространственной и временной организацией подтопленных болотных геосистем определяется изменением состава растительного покрова и его проективным покрытием, что служит индикатором изменения среды и может использоваться для мониторинга режима функционирования антропогенно-заболоченных территорий.

Теоретическая значимость работы. Материалы исследований вносят весомый вклад в детализацию теоретических представлений о функционировании болотных геосистем. Используемый метод сопряженного анализа результатов наземных исследований, а также данных дистанционного зондирования позволяет наиболее объективно проводить оценку природных ресурсов, прогнозировать их трансформацию при антропогенном воздействии. Исследование трансформации растительного покрова как интегрального показателя техногенного влияния даст возможность использовать данные в диагностических целях при оценке степени воздействия на геосистему.

Практическая значимость. Диссертация выполнена в рамках международного проекта «Биогеохимические циклы Арктических болотно-озерных ландшафтов Западной Сибири как индикатор климатических изменений глобального масштаба и основа для рационального природопользования региона (ВЮ-СЕО-СЫМ)» № 14.В25.31.001. Полученные в диссертации результаты также были использованы при выполнении коллективом авторов научно-исследовательских работ по гранту РФФИ: «Динамика термокарстовых озер криолитозоны Западной Сибири, как индикатор климатических изменений» (Проект № 08-05-92496), при выполнении НИР «Мониторинг состояния окружающей среды таежной и лесотундровой зон Западной Сибири на основе методов фитоиндикации, дистанционных и наземных исследований» и совместной работы с отделом экологии г. Ноябрьска по проведению мониторинга состояния окружающей среды в окрестностях города. Полученные материалы используются в учебном процессе при обучении студентов по специальности «Геоэкология» и при подготовке бакалавров по направлению «Экология и природопользование» Сибирской государственной геодезической академии (г. Новосибирск).

Материалы диссертации могут быть использованы при проведении экологического мониторинга состояния нарушенности геосистем и при оценке болотных комплексов для целей рационального природообустройства.

Личный вклад автора. Все основные результаты выполненных исследований были получены лично автором или при его активном участии. Выбор направления исследований, обсуждение результатов и формулировка задач проводились совместно с научным руководителем Н.П. Миронычевой-Токаревой, а также с научным сотрудником лаборатории географии и генезиса почв Института почвоведения и агрохимии СО РАН И.Д. Махатковым. Основная обработка данных дистанционного зондирования была проведена совместно с И.Д. Махатковым.

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и обсуждены на V международном научном конгрессе «ГЕО-Сибирь-2009», (Новосибирск, 2009); на VI международном научном конгрессе «ГЕО-Сибирь-2010», (Новосибирск, 2010); на Всероссийской научной конференции XIV Докучаевские молодежные чтения «Почвы в условиях природных и антропогенных стрессов» (Санкт-Петербург, 2011); на VII международном научном конгрессе «ГЕО-Сибирь-2011 ».(Новосибирск, 2011); на Международном полевом симпозиуме «Западносибирские торфяники и цикл углерода: прошлое и настоящее» (Ханты-Мансийск, 2011); на VIII международном научном конгрессе «ИНТЕРЭКСПО ГЕО-Сибирь-2012» (Новосибирск, 2012), Всероссийской молодежной конференции «Современные проблемы почвоведения и природопользования в Сибири» (Томск, 2012).

Публикации. Материалы работы изложены в 12 публикациях, из них две в рецензируемом журнале из списка ВАК.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы, который включает в себя 196 источников. Работа изложена на 217 страницах, включая 9 таблиц, 47 рисунков и 10 приложений. Все таблицы и фотографии, если в подписи к ним не указано другое, выполнены автором.

Автор считает своим долгом выразить сердечную благодарность и искреннюю признательность руководителю работы Н.П. Миронычевой-Токаревой за научное руководство, консультирование и критические замечания, И.Д. Махаткову за помощь в сборе материала и консультирование, сотрудникам лаборатории биогеоценологии Института почвоведения и агрохимии СО РАН за помощь в получении экспериментального материала и подготовке диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность проблемы, сформулированы цель и основные задачи исследования, его научная новизна и практическая значимость.

Глава 1 Современное состояние и проблемы изучения геосистем, подверженных антропогенному воздействию

Нарушения режима поверхностных и подземных вод в результате строительства линейных сооружений - широко распространенное явление на нефтегазовых месторождениях Севера Западной Сибири. Заболоченность Западной Сибири очень высокая и составляет около 40 % территории (Иванов, 1957; Романова, 1974). Нарушение естественного стока воды, при пересечении его линейными коммуникациями, прежде всего - дорогами с высокой отсыпкой полотна особенно усиливается в случае тяжелых поверхностных отложений с низкой способностью к фильтрации и близостью водоупоров (Лукин, 2008).

Согласно СНиП 2.06.15-85, подтопление - это повышение уровня подземных вод и увлажнение фунтов зоны аэрации, приводящее к нарушению

хозяйственной деятельности на данной территории, изменению физических и физико-химических свойств подземных вод, преобразованию почвогрунтов, видового состава, структуры и продуктивности растительного покрова, трансформации мест обитания животных.

Д.М. Марьинских (2003) и А.П. Егоров (2009) относят подтопления в отдельную категорию антропогенных нарушений. Большая часть исследований этого явления посвящена вопросам трансформации геосистем на участке подтопления (Полкошникова, 1982; Хорошева, 1985; Валуцкий, 1992; Королюк, 1992; Телятников, 1992; Сорокина, 2003; Сулейманов, Кульков, Чигир, 2001; Садов, 2003; Дружинина, 2003; Шишконакова, 2005; Казанцева, 2008; Новиков, 2009).

Глава 2 Природные условия лесотундровой и таежной зон Западной Сибири

В главе рассмотрены особенности климата, рельефа, почв, растительного покрова, гидрографической сети, гидрологических условий на территории лесотундровой и таежной зон Западной Сибири по работам (Земцов, 1976; Лисс и др., 2001; Смоленцев, 2002; Лапшина, 2003; Мезенцева, 2009).

Глава 3 Объекты и методы исследования

Объектами наших исследований являлись болотные геосистемы таежной и лесотундровой зон Западной Сибири с нарушенным гидрологическим режимом, вызванным строительством дорожного полотна (рис.1). Работы по оценке степени нарушенное™ геосистем подтоплением проводились в 20082010 годах. Проведено маршрутное обследование 170 подтоплений, с целью инвентаризации явлений подтопления. При движении по маршруту схематически зарисовывался рельеф, на него наносились границы участков подтопления, проводилось геоботаническое описание растительного покрова, определялась степень обводнения. Координаты фиксировались с помощью GPS.

Степень трансформации растительности определялась методом сравнения фоновой (потенциальной) растительности природных геосистем с растительностью одноранговых геосистем, находящихся под воздействием подтоплений.

Для построения картосхемы генетических типов рельефа и растительности ключевого участка лесотундры площадью 742 км2 по результатам дешифрирования принят масштаб 1:50000. Дешифрировались снимки Landsat ЕТМ, разрешением 15 м/пиксель и Spot, разрешением 10 м/пиксель. Для составления картосхемы были использованы материалы натурных работ: 85 полных геоботанических описаний, 25 почвенных разрезов на ландшафтных профилях общей протяженностью 1672 м. Минимальная площадь выделяемых контуров была принята равной 0,5 га.

Участки подтопления оконтуривались с помощью GPS-приемников. Контуры подтоплений корректировались по аэрофотоснимкам разрешением 0,5

м/пикссль. трансформированных в проекцию космических снимков (ЦТМ WGS-84.44 юна). Участки подтопления определялись в минимальном контуре, бс-з учета территории возможного незначительного повышения уровня фунтовых вод и незначительной трансформации растительного покрова. Минимальная площадь выявляемых участков подтопления для целей исследования была принята 0.05 га. при минимальной ширине участка 10 м.

Рисунок I - Схематическая карта расположения природно-климатических зон Западной Сибири по Е.Д. Лапшиной (2003) и размещение ключевых участков

Глава 4 Развитие подтоплений вдоль насыпных лорот в условиях лесотундры Западной Сибири

В настоящей главе дается количественная оценка подтоплений, вызываемых строительством дорожных сооружений, в условиях лесоту ндры, которая включает в себя площадные характеристики и частоту встречаемости на различных элементах рельефа.

По материалам полевых работ и согласно геоморфологической карге СССР масштаба 1:2500000 (Геоморфологическая карта СССР. 1981) на обследованной территории для целей картографирования были вылслсны следующие формы рельефа с абсолютными высотами: пластово-ак кумулятивны и и аккумулятивный на рыхлых неоген-четвертичных отложениях (46,5-70*3 м). эрозиоиио-аккумулятивный (24,7-41,5 м), а также фитогенный и мерзлотный (33,5-52,4 м). ледниковый и водно-ледниковый (покровы дискуссионного генезиса) (33.6-50.3 м) (рис. 2).

§Ключгмс »уимш подтоплении

• 55*3 Отипки аыоот

—Дпряи

Плктоао-аккумулатиаиыс и аяк>ы> латиаиые рааиниы на рыч.аыч нес* си > аср»ичны<

Условные обомчеиш Трсмиммо 1ш> и) дпнммй рели^ речиал далии

I Поймы и террасы ямяи ре* с Счреюао-теииочаоАиыии

-1 Плоские поверхности нейтральных чаете* мехлуречнД С КУЭТариНЧМОвО тиоийинковоЛ рвсплельностью I- Пжоевие поверхности нейтральных ЧЛСТСМ МГЖДурС*М<1 С ТраМИО 1МПОКЙ растит ел ьност ыо

Слабоиакжоииме т«овер*иости гжлчречий с ермюшми тхклрамн шШ < лаАонаьлюиные поверх «ост и !ЖД>реЧМ*< ЛИСТвеНИИЧНЫМН рслколесьами I Сла6ои»1.к1мии( 1юмриюс(и

мс*д>рсчмй с СЛОвО-ЛИС1ЖИИНЧИМИИ

редпхтойиымн .юса«"

—I Долимы ручка с наово осововосфагноаоП растительностью И Ьал» и с мбак>ч*»и«мни лнмщами поросшими намеками Фмтогеимый ■ мергаотиыЛ рельеф'

I Далрмсяи рельеф* 4 лоибииы I с осоаоаочфммовыми болотами

-I Депрессии рельефа < ложбины! с плосвобутристымн осокою ни бологамм и буграми пучения I Депрессии рельефа < ложбины I с трааово-ькиажмиными сфагновыми болотами

■ Хасыреи с осоаооо-сфагиоас* растительность*» ЛелникоаыП н аолио ледниковый рельеф (поароаы дискуссионного гмпмв)

I-У Вылиложеннмс поверхности с лишайниковыми

редколесьями ((анлры)

Рисунок 2 - Картосхема генетических типов рельефа и растительности ключевого участка лесотундры (фрагмент)

Результаты дешифрирования показали, что на территории преобладают сравнительно хорошо дренируемые участки слабонак.юнных поверхностей междуречий с ерниковыми тундрами и лиственничными редколесьями. Слабонаклонные поверхности междуречий вместе с ледниковыми краевыми образованиями, представленными песчаными »андрами. занимают более 60% от общей площади исследуемого участка, а площадь речных долин почти в три раза превышает площадь озерных котловин.

Общая протяженность обследованных дорог составила 103.5 км. К особенностям местных обследованных дорог следует отнести их большую протяженность на плоских поверхностях центральных частей междуречий (рис. 3).

В Д.ин «рог

Окра и .ашии <асыр«а Лолииы рек и ручка Лспрскии рс.хфа Плоские покряюсги иеж^речий Оабокаклонныс лоасрииост чеж^ротй Ныпо.южсинис гк>аср\носш I питч1

30 40 50 Длима дорог. Ч

Рисунок 3 - Распределение дорожной сети по рельефу территории

В результате инвентаризации вблизи дорог с насыпью выявлено в обшей сложности 55 участков подтопления обшей площадью 59.9 га. Площадь зафиксированных участков подтопления варьирует в очень широких пределах (табл. I).

Формы рельефа Доля длины лороси. » Подтопления

Количество 1 Гюшаль. и

Общая Мин. Макс. Ср.

депрессии рельефа (латорфовшшыс /10ЖОННЫ 1 7.6 3 7.9 2.00 3.41 2.62 ±0.41

плоские поверхности центральных частей междуречий 31.7 19 25.8 0.08 4.83 1.36*0.33

слабонаклонные поверхности междуречий 58.0 33 26.2 0.11 3.66 0.79*0.15

На участках заторфованных ложбин отмечено всего 3 подтопления, отличающихся большими размерами.

На плоских и слабонаклонных частях межлурсчий подтопления возникают примерно с одинаковой частотой: 0.58 случаев иа погонный километр дороги на плоских центральных частях мсжд>речий и 0.55 случаен -на слабонаклонных участках междуречий. Площадь подтоплений иа плоских заболоченных участках межлурсчий существенно больше, что приводит в целом к большей нарушснности территории (рис. 4).

Лсл|кссмм ре.1ьефд

Плосжмг гсоасрчхосгм межлурсчий Оабмммэмиие иомрмкп исл^рсчи!

□ Яптгмкч

■ I |гМ(11|Ди> пмпнрмй

О 10 Л Ю «I Я> I» ТО Лом жфо*. доле кпличеелми доля плмшин полптлгниЛ. Ч

Рисунок 4 - Количественная характеристика подтоплений на территории ключевого участка лесотундры

Если на слабонаклонных участках межлурсчий на погонный километр дорог приходится 0.44 га подтопленной герритории. то на плоских участках междуречий - 0,79 га. '>ти различия связаны с особенностями рельефа плоских и слабонаклонных частей междуречий. Большой плошали подтопления плоских частей междуречий, кроме их сравнительно пологой субгориэонтальной поверхности, способствует близкое залегание мериюты кочкарных и плоскобугристых болот. Участки подтопления здесь. как правило, вытянуты вдоль дорожной насыпи. Подтопления плоскобугристых болот часто распространяется в виде резкого повышения уровня волы в мочажинах, охватная обширные участки болота. Но нашим наблюдениям, подтопление в ттих условиях нередко сопровождается деградацией мерзлоты под буграми болотных комплексов, что заметно по просевшим и затопленным фрагментам бугров с отмершим лишайниковым покровом.

На слабонаклонных поверхностях междуречий подтопления распространяются вдоль сравнительно небольших лспрсссий и балок. Участки подтоплений нередко располагаются перпендикулярно направлению дороги. Кроме того, более глубокое залегание многолетней мерзлоты в некоторой степени способствует лучшей фильтрации поверхностных вод. что сокращает площадь подтопления. Следует заметить, что подтопления на дренированных участках проявляются более контраст но. ')то проявляется в массовом усыхании деревьев и кустарников, и частичной смене напочвенного покрова.

На плоских поверхностях центральных частей междуречий подтопления возникают при очень небольшом перепаде высот поверхности и неясном направлении стока поверхностных вол. что трудно учесть при проектировании водопропускных труб. Небольшие депрессии и ложбины стока также

отличаются небольшими перепадами высот, и не отображаются лаже на крупномасштабных топографических картах, что также затрудняет прогноз возникновения подтоплений.

В общем числе участков подтопления преобладают участки площадью до 0.5 (рис. 5). Согласно материалам инвентаризации, из 55 обнаруженных участков подтопления 18 наиболее крупных участков составляют 75 % всей подтопленной площади.

пыпххкмка Ксиичеспо учатся мгаиам

и —' ■ " — ~ — —

Нлоиши г*

Рисунок 5 - Частота распределения подтоплений по площади

Глава 5 Трансформация растительности на участках подтопления

В пятой главе проводится анализ особенностей трансформации растительного покрова при воздействии подтопления на болотные геосистемы таежной зоны в пространстве и во времени.

Наибольшую долю в проективном покрытии естественных геосистем всех трех подзон занимают мхи (37-51 %). также велико проективное покрытие кустарников (25-35 %). Наименьшее проективное покрытие создают травы, их покрытие колеблется в пределах от 3 до 20 % в зависимост и от подзоны (рис. 6).

В проективное покрытие нарушенных геосистем наибольший вклад, как и в естественных геосистемах, вносят мхи (50-62 %). Причем доля мхов в проективном покрытии нарушенных геосистем возрастает в сравнении с естественными геосистемами, за счет увеличения доли водолюбивых сфагновых мхов. Второе место в проективном покрытии переходит к травам (33-37 %). Вклад остальных биологических групп значительно меньше. Так проективное покрытие кустарников составляет 4-12 % . а деревьев вовсе 1-3 %.

Изменения, происходящие в проективном покрытии в нарушенных геосистемах наиболее наглядно рассматривать относительно их естественных аналогов. На рисунке 7 показаны изменения относительного проективного покрытия в нарушенных геосистемах по биологическим группам. За 0 (ось абсцисс) принято проективное покрытие естественных ¡хчкистем. На рисунке видно, что во всех исследуемых подзонах проективное покрытие деревьев в

нарушенных геосистемах значительно снижается. Величина изменения проективного покрытия колеблется в пределах 79-95 %.

О Дере»»« □ Кустарники О Травы о Мда

Рису нок б - Сгрукт)ра проективного покрытия исследуемых площадок растительностью (Ист - естественные геосистемы; Нар - нарушенные госистемы)

Проективное покрытие кустарников также уменьшается во всех трех подзонах. В северной тайте оно уменьшается на 66 %. в средней тайге на 86 %. а южной тайге на 93 %.

Рисунок 7 - Изменения проективного покрытия в нарушенных геосистемах относительно контрольных участков. (%)

Травм во всех подзонах тайги увеличивают свое присутствие на подтопленных участках по сравнению с естественными геосистемами значительно - в южной тайге на 586 %. в северной тайге на 265 %. а в средней тайге на 52 %.

Проективное покрытие мхов в нарушенных геосистемах меняется незначительно. В северной и южной тайге оно уменьшается на 15 % и 9 % соответственно. В средней тайге проективное покрытие мхов увеличивается на 19%.

Проективное покрытие деревьев, кустарников и трав можно использовать как диагностический признак антропогенных нарушений геосистем таежной зоны.

1} результате подтопления структура экологического спектра сосудистых растений и мхов сдвигается в сторону более гидроморфных условий по сравнению с контрольными участками.

Анализ экологической структуры растительности нарушенных и ненарушенных геосистем по фактору увлажнения показал, что в северной тайге число видов гигрофитов на нарушенных участках увеличивается с 11 до 25. в средней - с II до 21. в южной - с 6 до 7. что не противоречит данным Е.А. Шишконаковой (2005) для лесотундровой зоны. О.В. Иолкошниковой (1982) для средней тайги (табл.2).

Таблица 2 - Распределение видов по эколого-пенотичсским (руинам по ЕЛ. Лапшиной (2003)___

экологические Северная таШа Срслняя тайга Южная гайга

группы Hapwu Естествен. Паруш. Естествен. Парии Естествен.

(число (число (число (число (ЧИСТО (ЧИСЛО

в в лов) вилов) вилов> вилов) ВИДОВ| ВИДОВ)

Мсюфмты 7 15 8 6 0 5

Мстогигрофиш 13 12 14 7 3 5

Гшрофитм 25 II 21 II 7 6

'Эвритопы 4 6 6 3 3 3

ИТОГО 49 44 49 27 13 19

Влияние дорожного сооружения на растительный покров прилегающих участков болот различно. Проведенные нами исследования растительности, прилегающих к дорожному полотну участков болотных геосистем, в пространстве и во времени позволили выделить ареалы ее трансформации.

По изменению растительного покрова, степени обводненности и конфигурации образовавшегося водного зеркала определены 4 варианта развития ареалов трансформации растительности при подтоплении •заболоченных геосистем (рис. 8).

Линейный вариант, представленный на рисунке 8А. характерен для подтопленных рямовых и грядово-мочажинных комплексов. Для него выделяется три ареала. Первый ареал проставляет собой открытую поверхность воды, либо сильно обводненный участок со сфагновой растительностью. Второй ареал представляет собой травяно-сфагновос

сообщество с редко встречающимися кустарничками и деревьями. Третий ареал является переходным от нарушенного участка к контрольному. Здесь проективное покрытие травянистыми видами уменьшается и »всличивается проективное покрытие кустарничков.

Для варианта расположения ареалов трансформации от водотока представленного на рисунке 8Б выделяются четыре ареала. Первый ареал -водное зеркало, второй ареал представлен травяным сообществом, третий ареал - траняно-сфагноное или кустариичково-травяно-сфагновое сообщество, четвертый ареат - переходный и представляет собой кустарничково-травяно-сфат новое или сосново-кустари и ч ково-сфагновос сообщество.

Рисунок 8 - Варианты расположения ареалов трансформации растительности при подтоплении болотных геосистем в таежной доне

Вариант расположения ареалов трансформации, представленный на рисунке 8В, характерен для рямов. окруженных суходолами Для такого варианта наблюлаегся расположенные ареалов трансформации от центра полтопления, характерны 2-3 ареала. Первый ареал обводнения представляет собой зеркало волы либо очень обводненный участок с водолюбивыми вилами сфагновых мхов, второй ареал - гравяно-сфат новое сообщество. Третий ареал

Условные обозначения:

Условные обозначения:

является переходным от подтопленного к контрольному участку. Здесь встречаются подрост березы, сфагновые мхи и редко кустарнички.

При перпендикулярном пересечении дорог и неясном направлении стока образуется неупорядоченное расположение ареалов трансформации растительности, как на рисунке 8Г. В данном случае выделено пять ареалов трансформации растительности: первый ареал представляет собой зеркало воды, в данном случае присутствует два таких участка. Второй и третий ареал представлены травяно-зеленомошным и травяно-сфагновым сообществами и отличаются незначительным перепадом уровня болотных вод. Пятый ареал представляет собой суходолы.

На основе анализа полученных автором материалов выявлено, что чаще всего встречаются подтопления с линейным расположением ареалов трансформации растительности, максимальное обводнение приходится на околодорожную часть, что приводит к разрушению дорожного полотна. Чтобы снизить нагрузку на геосистему необходимо устройство водопропускных сооружений.

Реже встречаются подтопления с расположением ареалов трансформации от водотока. Этот вариант более опасный для дорожной насыпи и является результатом неправильного расположения водопропускных устройств или вообще отсутствием таковых. Нами рекомендуется закладывать водопропускное устройство таким образом, чтобы обеспечивать постоянный сток болотных вод через водопропускное отверстие, вести мониторинг за состоянием труб или прокладывать наземные мостопереходы.

При перпендикулярном пересечении дорожных сооружений и неясном направлении стока образуется неупорядоченное расположение ареалов трансформации растительности. В таких случаях определить место прокладки водопропускного сооружения очень сложно и снижение нагрузки является трудновыполнимой задачей. Рекомендуется избегать строительства дорог на плоских поверхностях центральных частей междуречий.

При варианте расположения ареалов трансформации растительности от центра подтопления нагрузка на геосистему и дорогу минимальная, так как площадь таких подтоплений обычно небольшая и ограничена суходолами. Влияние водной эрозии в данном случае наименьшее, так как самый обводненный участок приходится на центр подтопления.

Анализ данных показывает, что растительная индикация инженерно-геологических условий в районах переувлажненных территорий возможна и перспективна, так как процессы определения сферы воздействия подтопления, установления ареалов трансформации растительности, тщательный анализ их строения и более глубокая интерпретация полученных результатов позволит оценить направленность и темпы процесса подтопления. Появление новых индикационных признаков, в качестве которых используется взаимное расположение анализируемых ареалов подтопленных геосистем по удаленности их от очага подтопления, позволяет считать индикатором подтопления всю физиономическую структуру исследуемого болотного массива. Растительная

индикация в районах подтопления имеет не только практическое, но и теоретическое значение, так как приближает нас к поиску новых путей рационального природопользования.

Полученные результаты по трансформации растительного покрова могут использоваться для создания банка данных для моделирования процессов подтопления.

Глава 6 Растительные индикаторы подтоплений заболоченных территорий таежной зоны

Для выявления растительных индикаторов подтопления был проведен анализ встречаемости растений-доминантов на контрольных и нарушенных участках. Анализ проводился по каждому виду отдельно.

Все виды деревьев и кустарников не рассматривались нами как индикаторы повышения уровня болотных вод, в связи с нарушениями гидрологического режима стока, так как в задачи исследования входило выявление видов, появляющихся при нарушениях исследуемых геосистем и не встречающихся на контрольных участках.

Травы очень сильно разрастаются на подтоплениях и занимают часто до 60 % площади проективного покрытия. Для подтопленных участков северной тайги были выделены в качестве растительных индикаторов следующие виды трав: пушица стройная, осока плетевидная, для средней тайги - белокрыльник болотный, для участков юга таежной зоны отдельно индикаторов в группе трав не выделено.

Выделены виды трав, которые характерны для 2-х и более подзон, это пушица рыжеватая и многоколосковая, осока пузырчатая и сероватая. Общими для всех подтоплений таежной зоны являются следующие травы-индикаторы -пушица многоколосковая и осока топяная, которые встречаются на подтоплениях разного возраста.

Проективное покрытие мхами на подтоплениях составляет часто от 60 до 100 %. Для средней тайги в качестве индикатора выделен сфагнум береговой, который часто занимает от 30 до 50 % проективного покрытия. Сфагнум большой является индикатором подтоплений в северной и средней тайге. Единого индикатора в группе мхов для всей таежной зоны не было выделено.

В результате изучения встречаемости зеленых и печеночных мхов, было выделено всего 2 вида индикатора - маршанция полиморфная и варнсторфия плавающая для среднетаежной зоны. Общего вида индикатора для всей таежной зоны не выделено.

В заключение можно сказать, что на всех подтоплениях в травяном ярусе преобладает комплекс влаголюбивых осок и пушиц с проективным покрытием до 50 %, а сфагновые мхи, характерные для рямов и грядово-мочажинных комплексов, замещаются мочажинными видами.

Основные выводы

1. Результаты дешифрирования космических снимков ключевого участка лесотундры показали, что слабонаклонные поверхности междуречий с ерниковыми тундрами и лиственничными редколесьями занимают около 60 % от общей площади, а площадь речных долин с березово-темнохвойными лесами почти в три раза превышает площадь озер. Площадь депрессий рельефа вдоль дорожного полотна составила 9,1 % от общей площади. Выявлено 55 участков подтопления, площадь которых варьирует от 0,1 до 6,0 га.

2. На основе анализа построенной автором картосхемы генетических типов рельефа и растительности ключевого участка лесотундры установлено, что на плоских и слабонаклонных частях междуречий подтопления возникают с одинаковой частотой. При этом площадь подтоплений на плоских поверхностях междуречий больше в 2 раза (площадь подтоплений на плоских поверхностях центральных частей междуречий в среднем составляет 1,36 га, а на слабонаклонных поверхностях краевых частей междуречий - 0,79 га), что приводит в целом к большей нарушенности территории.

3. Анализ фондовых материалов и полевых наблюдений в таежной зоне показал, что:

- линейная конфигурация ареалов трансформации растительности наблюдается при проложении дорожных сооружений через рямовый и грядово-мочажинный комплекс;

- при прокладке дорожного полотна через болотный массив, окруженный суходолами, характерно распределение ареалов трансформации растительного покрова от центра подтопления;

- вблизи участков с подземными источниками и ручьями отмечается распределение ареалов трансформации растительности от водотока;

- при близком к перпендикулярному пересечении дорожных сооружений и неясном направлении стока образуются сложные конфигурации деформации болотных геосистем, выражающиеся в образовании нескольких центров обводнения, не позволяющих выделить закономерности распределения ареалов трансформации растительности.

4. При анализе материалов геоботанических описаний установлено, что комплекс пушиц (пушицы многоколосковая, рыжеватая, Шейхсцера) и осок (осоки пузырчатая, топяная, сероватая) и сфагновые мхи (сфагнум береговой, балтийский и большой) увеличивают свое проективное покрытие до 50 % и более (травы) и до 80 % (сфагновые мхи) по сравнению с контрольными участками, что позволяет считать их индикаторами подтопления. Для старых (более 40 лет) подтоплений средней тайги индикатором является белокрыльник болотный.

5. Установлено, что со временем наблюдается значимое уменьшение площади водного зеркала на участке подтопления за счет разрастания травяно-сфагновых сообществ, наблюдается плавный переход ареалов трансформации растительности от нарушенного участка к контрольному.

6. Сочетание используемых дистанционных и контактных методов позволяет более эффективно и точно оценить состояние болотных геосистем, подверженных подтоплению, в тех случаях, когда использование одних только методов дистанционного зондирования оказывается недостаточным.

Публикации по теме диссертации

Статьи, опубликованные в журналах, входящих в перечень российских рецензируемых научных журналов и изданий для опубликования основных научных результатов диссертаций:

1. Коронатова Н.Г., Миляева Е.В. Сукцессия фитоценозов при зарастании выработанных карьеров в подзоне северной тайги Западной Сибири// Сибирский экологический журнал. - 2011. - № 5. - С. 697-705. -0,82/0,41 п. л.

2. Миляева Е.В., Махатков И.Д. Ермолов Ю.В., Кирпотин С.Н. Развитие подтоплений вдоль насыпных дорог в условиях лесотундры Западной Сибири // Вестник Томского государственного университета. — 2012. — № 365. — С. 206-219.-0,71 /0,3 п. л.

Статьи в других научных изданиях:

3. Миляева Е.В., Миронычева-Токарева Н.П. Фитоиндикация антропогенно-нарушенных территорий при разработке нефтяных месторождений (на примере ХМАО) // ГЕО-Сибирь-2009. Т. 4. Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология. Ч. 2: сб. матер. V Междунар. научн. конгресса. -Новосибирск: Сибирская государственная геодезическая академия, 2009. -С. 84-88.-0,21 /0,1 п. л.

4. Коронатова Н.Г., Миляева Е.В. Влияние растительности на физические свойства молодых почв выработанных карьеров // ГЕО-Сибирь-2010. Т.4. Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология. Ч. 2: сб. матер. VI Междунар. научн. конгресса. - Новосибирск: Сибирская государственная геодезическая академия, 2010. - С. 162-166. -0,3/0,15 п. л.

5. Миляева Е.В., Миронычева-Токарева Н.П. Фитоиндикация гидроморфологических изменений, вызванных нарушением стока болотных вод// ГЕО-Сибирь-2010. Т. 4. Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология. Ч. 2: сб. матер. VI Междунар. научн. конгресса. - Новосибирск: Сибирская государственная геодезическая академия, 2010. - С. 167-171. - 0,3 / 0,15 п. л.

6. Миляева Е.В. Антропогенное разнообразие болотных ландшафтов северной тайги Западной Сибири // Почвы в условиях природных и антропогенных стрессов: материалы Всероссийской научной конференции XIV Докучаевские молодежные чтения. - СПб : издательский дом С.-Петербургского государственного университета, 2011. - С. 155-156. -0,09 п. л.

7. Миляева E.B. Локально-катастрофические сукцессии болотной растительности в зонах техногенного нарушения на территории таежной зоны Западной Сибири // ГЕО-Сибирь-2011. Т. 4. Дистанционные методы зондирования земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология. Сб. матер. VII Междунар. научн. конгресса. - Новосибирск: Сибирская государственная геодезическая академия, 2011. - С. 276-279. -0,3 п. л.

8. Коронатова Н.Г., Миляева Е.В. Продуктивность болотных сосняков южной тайги Западной Сибири // ГЕО-Сибирь-2011. Т. 4. Дистанционные методы зондирования земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология. Сб. матер. VII Междунар. научн. конгресса. -Новосибирск: Сибирская государственная геодезическая академия, 2011. -С. 259-263.-0,3 / 0,15 п. л.

9. Миляева Е.В., Коронатова Н.Г. Смена растительных сообществ при зарастании выработанных песчаных карьеров на севере Западной Сибири // ГЕО-Сибирь-2011. Т. 4. Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология. Сб. матер. VII Междунар. научн. конгресса. - Новосибирск: Сибирская государственная геодезическая академия, 2011. - С. 141-147. - 0,3 / 0,15 п. л.

Ю.Ермолов Ю.В., Махатков И.Д., Миляева Е.В.. Самоочищение засоленного торфяника по данным кондуктометрических съемок // ЗападноСибирские торфяники и цикл углерода: прошлое и настоящее: материалы третьего международного полевого симпозиума (Ханты-Мансийск, 27 июня -5 июля 2011) / Под ред. акад. С.Э. Вомперского. - Новосибирск: ООО Компания «Талер-Пресс», 2011. - С.168-170. - 0,3 / 0,03 п. л.

11. Миляева Е.В., Ковалева Н.Ю. Динамика растительного покрова лугов Центрально-Тувинской котловины при подтоплении // Современные проблемы почвоведения и природопользования в Сибири: материалы Всероссийской молодежной конференции / Под ред. С.П. Кулижского, Л.И. Инишевой. - Томск: Копи-М, 2012. - С. 456-463. - 0,44 / 0,3 п. л.

12. Коронатова Н.Г., Миляева Е.В. Деструкция торфа в болотах разных зон и подзон Западной Сибири // ИНТЕРЭКСПО ГЕО-СИБИРЬ-2013. Т. 2. Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология. Сб. матер. IX междунар. научн. конгресса и выставки. - Новосибирск: Сибирская государственная геодезическая академия, 2013. - С. 166-171. - 0,3 / 0,15 п. л.

Изд. лиц. ЛР № 020461 от 04.03.1997. Подписано в печать 02.10.2013. Формат 60x84 1/16. Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 114. Отпечатано в картопечатной лаборатории СГГА 630108, Новосибирск, ул. Плахотного, 10

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Миляева, Елена Владимировна, Новосибирск

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования «СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ

АКАДЕМИЯ» (ФГБОУ ВПО «СГГА»)

На правах рукописи

04201 451399

МИЛЯЕВА ЕЛЕНА ВЛАДИМИРОВНА

ВЛИЯНИЕ ДОРОЖНЫХ СООРУЖЕНИЙ НА БОЛОТНЫЕ ГЕОСИСТЕМЫ ЛЕСОТУНДРОВОЙ И ТАЕЖНОЙ ЗОН

ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

25.00.36 - геоэкология (науки о Земле)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук

Научный руководитель -кандидат биологических наук, доцент, Н.П. Миронычева-Токарева

Новосибирск - 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

Введение................................................................................... 4

Глава 1 Современное состояние и проблемы изучения геосистем, подверженных антропогенному воздействию.................................... 10

1.1 Изученность вопроса трансформации геосистем на основе фитоиндикации................................................................ 13

1.2 Понятие «нагрузка на ландшафт» и классификации нарушенных ландшафтов................................................... 16

1.3 Аналитический обзор литературы по подтоплениям............. 25

Глава 2 Природные условия лесотундровой и таежной зон Западной

Сибири...................................................................................... 32

2.1 Зона лесотундры..........................................................

2.2 Таежная зона................................................................

2.2.1 Северная тайга.....................................................

2.2.2 Средняя тайга.......................................................

2.2.3 Южная тайга........................................................

Глава 3 Объекты и методы исследования......................................................................................66

3.1 Объекты исследования........................................................................................................66

3.2 Методы исследования......................................................................................................92

Глава 4 Развитие подтоплений вдоль насыпных дорог в условиях

лесотундры Западной Сибири..................................................................................................................95

Глава 5 Трансформация растительности на участках подтопления......................107

5.1 Динамика растительного покрова в пространстве..................................107

5.2 Изменение структуры фитоценоза при подтоплении заболоченных территорий........................................................................................................113

5.2.1 Северная тайга............................................................................................................113

5.2.2 Средняя тайга................................................................................................................126

5.2.3 Южная тайга..................................................................................................................133

5.3 Зонирование подтопленной территории............................. 139

Глава 6 Растительные индикаторы подтоплений заболоченных

территорий таежной зоны.............................................................. 144

Выводы..................................................................................... 159

Список литературы...................................................................... 161

Приложение 1 Видовой состав растительности подтопленных и

контрольных участков северной тайги.............................................. 179

Приложение 2 Видовой состав растительности на подтопленных и

контрольных участках средней тайги.............................................. 183

Приложение 3 Видовой состав растительности подтопленного ( 10) и

контрольного (10/1) участков южной тайги........................................ 185

Приложение 4 Экспликация участков подтопления на ключевом участке

лесотундры................................................................................ 186

Приложение 5 Встречаемость видов деревьев на нарушенных и

контрольных участках в таежной зоне.............................................. 188

Приложение 6 Встречаемость видов кустарничков на нарушенных и

контрольных участках в таежной зоне.............................................. 191

Приложение 7 Встречаемость видов трав на нарушенных и контрольных

участках в таежной зоне................................................................ 195

Приложение 8 Встречаемость видов сфагновых мхов на нарушенных и

контрольных участках в таежной зоне.............................................. 205

Приложение 9 Встречаемость видов зеленых и печеночных мхов на

нарушенных и контрольных участках в таежной зоне........................... 212

Приложение 10 Картосхема рельефа и растительности ключевого участка лесотундры................................................................................. 217

ВВЕДЕНИЕ

Это определило основную цель исследований - выявить закономерности трансформации растительного покрова болотных геосистем, подверженных

воздействию подтопления в полосе размещения дорожных сооружений в границах таежной и лесотундровой зон Западной Сибири.

Задачи исследования:

3. Изучить динамику изменения растительности в ареалах трансформации на подтопленных участках таежной зоны.

5. Создать в среде ГИС картосхему генетических типов рельефа и растительности М 1:50000 для территории лесотундры, ограниченной координатами 65,87° с.ш. / 78,75° в.д. - 65,98° с.ш. / 80,42° в.д., на основе которой определить площади и встречаемость подтоплений.

исследований. В качестве основного источника пространственной информации использовались снимки Landsat ЕТМ+, разрешением 15 м/пиксель и Spot, разрешением 10 м/пиксель, для их трансформирования, оценки геометрической точности создаваемых картосхем, при дешифрировании использовались топографические карты масштаба 1:100000 и 1:200000. Также в процессе дешифрирования и картографирования использовались аэрофотоснимки, результаты полевых исследований, в том числе описания геосистем, картосхемы, полученные в результате полевого дешифрирования данных Landsat 7. В результате полевых исследований в 2008-2010 годах автором было проведено обследование 170 подтоплений в таежной и лесотундровой зоне.

Основные положения, выносимые на защиту:

Практическая значимость. Диссертация выполнена в рамках международного проекта «Биогеохимические циклы Арктических болотно-озерных ландшафтов Западной Сибири как индикатор климатических изменений глобального масштаба и основа для рационального природопользования региона (ВЮ-ОЕО-СЫМ)» № 14.В25.31.001. Полученные в диссертации результаты также были использованы при выполнении коллективом авторов научно-исследовательских работ по гранту РФФИ: «Динамика термокарстовых озер криолитозоны Западной Сибири, как индикатор климатических изменений» (Проект № 08-05-92496), при выполнении НИР «Мониторинг состояния окружающей среды таежной и лесотундровой зон Западной Сибири на основе методов фитоиндикации, дистанционных и наземных исследований» и совместной работы с отделом экологии г. Ноябрьска по проведению мониторинга состояния окружающей среды в окрестностях города. Полученные материалы используются в учебном

процессе при обучении студентов по специальности «Геоэкология» и при подготовке бакалавров по направлению «Экология и природопользование» Сибирской государственной геодезической академии (г. Новосибирск).

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и обсуждены на V международном научном конгрессе «ГЕО-Сибирь-2(Ю9», (Новосибирск, 2009); на VI международном научном конгрессе «ГЕО-Сибирь-2010», (Новосибирск, 2010); на Всероссийской научной конференции XIV Докучаевские молодежные чтения «Почвы в условиях природных и антропогенных стрессов» (Санкт-Петербург, 2011); на VII международном научном конгрессе «ГЕО-Сибирь-2011», (Новосибирск, 2011); на Международном полевом симпозиуме «Западносибирские торфяники и цикл углерода: прошлое и настоящее» (Ханты-Мансийск, 2011); на VIII международном научном конгрессе «ИНТЕРЭКСПО ГЕО-Сибирь-2012» (Новосибирск, 2012), Всероссийской молодежной конференции «Современные проблемы почвоведения и природопользования в Сибири» (Томск, 2012).

Публикации. Материалы работы изложены в 12 публикациях, из них две в рецензируемом журнале из списка ВАК.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы, который включает в себя 196 источников. Работа

изложена на 217 страницах, включая 9 таблиц, 47 рисунков и 10 приложений. Все таблицы и фотографии, если в подписи к ним не указано другое, выполнены автором.

ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМЫ ИЗУЧЕНИЯ ГЕОСИСТЕМ, ПОДВЕРЖЕННЫХ АНТРОПОГЕННОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ

Заболоченность Западной Сибири составляет около 40 % территории (Иванов, 1957; Романова, 1974). Бурное развитие нефтегазовой промышленности и, как следствие, транспортной инфраструктуры ведет к созданию предпосылок для становления и развития геоэкологии как науки, которая рассматривает экологические проявления процессов антропогенного характера. Это необходимо для получения новой достоверной информации, отражающей современное состояние территории и позволяющей делать прогноз возможного изменения экологической ситуации под действием природных и антропогенных факторов. Основная нагрузка на ландшафт происходит за счет строительства и эксплуатации коридоров коммуникаций, дорог, площадок кустового бурения, разведочных скважин и других технологических сооружений.

Самым масштабным проявлением гидролитогенных процессов, вызванных деятельностью человека, является формирование обширных зон подтопления и осушения территорий в результате изменения направления или нарушения поверхностного стока. Эти процессы активизируются при прокладке автодорог через болотные комплексы (Васильев, 1998; Соромотин, 2005, Гидрология заболоченных территорий..., 2009).

Согласно СНиП 2.06.15-85, явление подтопления относится к опасным геофизическим явлениям, которое характеризуется повышением уровня подземных вод и увлажнением грунтов зоны аэрации, приводящим к нарушению хозяйственной деятельности на данной территории, изменению физических и физико-химических свойств подземных вод, преобразованию почвогрунтов, видового состава, структуры и продуктивности растительного покрова, трансформации мест обитания животных.

Отсыпные дорожные дамбы, проложенные по болотной территории, часто затрудняют поверхностный и болотный сток. В случае если дренажные

системы оборудованы недостаточно хорошо, с верхней по склону стороны формируется подтопление, с нижней - осушка территории. Эффект подтопления болотных геосистем состоит в образовании микроозер (рис. 1), всплывании торфа, увеличении его обводненности. Что в свою очередь приводит к изменению условий теплообмена между атмосферой и подстилающими грунтами, как следствие уничтожению растительного и почвенного покровов, а также разрушению полотна дороги (Гидрология заболоченных территорий..., 2009) (рис. 2).

Рисунок 1 - Техногенное озеро на ключевом участке лесотундры. Фото ООО «ФРЭКОМ»

Рисунок 2 - Размыв полотна дороги у трубы водопропускного сооружения

Информация о работе

Миляева, Елена Владимировна
кандидата географических наук
Новосибирск, 2013
ВАК 25.00.36

Диссертация

Влияние дорожных сооружений на болотные геосистемы лесотундровой и таежной зон Западной Сибири - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы