Ландшафтное картографирование в рамках проектных работ по оценке устойчивости природной среды на примере северной лесостепи Зауралья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Ландшафтное картографирование в рамках проектных работ по оценке устойчивости природной среды на примере северной лесостепи Зауралья

Л.М. Маркова

Зона северной лесостепи Челябинской области является привлекательной для размещения промышленных объектов вследствие близости крупных территориальных образований (гг. Кыштым, Касли, Озерск). Проектирование нового объекта и обоснование инвестиций вызывают необходимость проведения комплексной геоэкологической оценки с позиции существующего антропогенного воздействия и устойчивости современных ландшафтов.

Проведенное в 2008 г. на факультете экологии ЧелГУ исследование степени изученности природной среды в зоне проектируемой АЭС показало, что детальное описание ландшафтов северной лесостепи, необходимое для оценки воздействия объекта на окружающую среду, отсутствует [8]. Мелкомасштабная карта-схема, представленная в монографии «Ландшафты Урала» [7], отражает широтно-зональную и высотнопоясную дифференциацию ландшафтов и применима только для выделения обобщенных контуров по биоклиматическому типу с последующим выходом на количественные характеристики фитоценозов (биомасса, продукция и т. д.).

В рамках работ по оценке состояния природной среды в зоне проектируемой АЭС была создана и апробирована методика классификации природных и природно-антропогенных ландшафтов [1]. Классификация осуществлялась на основе нормативной документации [5-6] по следующим признакам: степень континентальности климата, принадлежность к морфоструктурам высшего порядка, особенности макрорельефа, расчлененность рельефа, биоклиматические различия и тип геохимического режима.

Недостаточная проработанность данной классификации на низшем таксономическом уровне (тип геохимического режима) связана с ограниченностью времени и средств для полевых и камеральных работ [1]. Необходимость рассмотрения в более крупном масштабе определяется задачами инженерно-экологических изысканий. В сфере экологического проектирования и оценки влияния хозяйственной деятельности на окружающую среду (ОВОС) приняты масштабы 1:50 000 и крупнее.

Цель исследования -- выделение базовых для северной лесостепи ландшафтных единиц с последующим средне- и крупномасштабным картографированием ландшафтов. Обязательным условием является соответствие нормативной документации в области экологии.

Объект и методика исследования. Объект ландшафтных исследований представлен территорией общей площадью 1926,6 км², административно принадлежащей к Каслинскому и Кунашакскому районам Челябинской области. Исследуемая площадь является репрезентативной для зоны северной лесостепи Зауралья, поскольку включает основные элементы макрорельефа Зауральского пенеплена: предгорную часть, долинные комплексы рек и слабо дренируемое водораздельное пространство. Климатические условия благоприятны для формирования растительных сообществ со значительным запасом фитомассы. Количества осадков недостаточно для создания промывного режима, поэтому слабое оподзоливание присутствует только у почв, сформированных в пониженных частях рельефа, в условиях интенсивного поступления поверхностных вод (ложбины, западины). В пределах исследуемой территории наблюдается общее понижение рельефа в субширотном направлении с запада на восток, что неизбежно сказывается на растительном и почвенном покрове как увеличение гумусированности почв и доли степных видов в сообществах. В целом характер рельефа не меняется: преобладают пологие возвышенности с относительными превышениями 15-20 м, с крутизной склонов менее 1°, что определяет, согласно М.А. Глазовской, простую схему строения местных ландшафтов [4].

Существенный вклад в ландшафтное разнообразие вносит геологический фундамент, представленный породами различного генезиса, прорванными гранитными интрузиями; в восточной части палеозойские породы частично перекрыты палеогеновыми морскими осадками. Среди покровных отложений доминируют четвертичные делювиальные суглинки и глинистые коры выветривания. В зоне северной лесостепи Зауральского пенеплена отсутствует четкая взаимосвязь лесных и травяных сообществ с формами рельефа; при снятии антропогенной нагрузки происходит восстановление лесной растительности практически повсеместно (за исключением переувлажненных участков).

Выделение ландшафтных единиц по типу геохимического режима осуществлялось в соответствии с разработанной на кафедре природопользования методикой с применением ГИС MapInfo 7.8. Сущность методики заключается в географической привязке и совмещении тематических, топографических карт и космоснимков с последующим пространственным анализом компонентов ландшафта [1].

В рамках данной работы ранее проведенные исследования были дополнены результатами ландшафтно-индикационного дешифрирования космоснимков с выделением контуров, соответствующих основным формам мезорельефа и почвообразующим породам. Полевое изучение ландшафтов осуществлялось по общепринятым методикам [2; 4] с применением профилирования и метода пробных площадей.

Результаты. Для территории Зауральского пенеплена наиболее приемлемым является выделение элювиальных ландшафтов в соответствии с различными типами остаточной коры выветривания. Картирование ландшафтов на основе генезиса почвообразующих пород проводилось на Южном Урале в конце 50-х -- начале 60-х гг. XX в. [3]. При поиске вторичных ореолов рассеяния и гипергенных полезных ископаемых принцип историчности играет ключевую роль.

В области экологического проектирования и экспертизы нужно исходить из свойств почвообразующих пород, являющихся субстратом для почв и во многом определяющих их характеристики, в том числе и устойчивость к загрязнению. Почвы орто- и параэлювиальных ландшафтов (см. таблицу, I-III) характеризуются слабо развитым профилем, небольшой мощностью гумусового горизонта (12-14 см), облегченным механическим составом. Буферная емкость таких почв невелика, как и устойчивость противостояния, которая является, по Н.П. Солнцевой, способностью к нейтрализации и инактивации загрязняющих веществ [9]. Вышеперечисленные свойства определяют скорость самоочищения орто- и параэлювиальных ландшафтов от продуктов техногенеза, поэтому накопление загрязняющих веществ в подвижных формах будет успешно компенсироваться их интенсивным выносом.

Неоэлювиальные ландшафты сформированы на вершинах, верхних и средних частях склонов пологих возвышенностей. Субстратом для почв здесь служат более молодые отложения четвертичного возраста: делювиальные суглинки и аллювий первых озерных террас (см. таблицу, IV-VII). Мощность суглинистого покрова изменяется от 0,4 до 1,7 м (по данным карты четвертичных отложений); под ним залегают слабовыветрелые палеозойские породы различного генезиса. Мощность озерно-аллювиальных отложений значительно выше (5-10 м), они характеризуются неоднородным гранулометрическим составом и наличием солей (карбонаты, гипс). Почвы неоэлювиальных ландшафтов обладают полноразвитым профилем (гумусовый горизонт достигает 27 см), средне- и тяжелосуглинистым механическим составом. Буферная способность почв увеличивается в субширотном направлении по мере понижения абсолютных отметок и закономерной смены растительных сообществ (см. рисунок).

Неоэлювиальные ландшафты нижних частей склонов отличаются благоприятным воздушным и водным режимом почв, что создает условия для развития лесных и травяных экосистем с высокими показателями продуктивности и интенсивным биологическим круговоротом (см. таблицу, VIII). Почвообразующими породами служат делювиальные суглинки североуральского горизонта, мощность которых составляет 0,6 м; подстилающими породами часто являются пестроцветные глины мезозойской коры выветривания, переотложенной в дочетвертичный период. Луговые и черноземно-луговые почвы данных ландшафтов имеют тяжело- и среднесуглинистый механический состав, карбонатный горизонт расположен на глубине 30-50 см, содержание гумуса достигает 6-8%. Почвы обладают высокой способностью к инактивации загрязняющих веществ.

Фрагмент ландшафтной карты региона

геохимический картографирование экологический ландшафт

Супер-субаквальные (гидроморфные) ландшафты занимают значительную площадь в пределах исследуемой территории.

К ним относятся ландшафты древних речных пойм, формирующих естественный сток озер Зауральского пенеплена, с мелкогривистым, интенсивно расчлененным микрорельефом (см. таблицу, IX). Вершины грив заняты степнолуговыми сообществами, в межгривных понижениях господствуют влажнолуговые фитоценозы, березняки и осинники.

Рассматриваемая часть Зауральского пенеплена отличается слабой проработанностью логов и речных пойм, отсутствием неравновесных участков, что свидетельствует об относительной тектонической стабильности территории. В верхней части логов часто наблюдаются озеровидные расширения, свидетельствующие о недавнем спуске озера и сохранении реликтовых черт озерной котловины и террас. Луговые и болотно-луговые почвы логов и речных пойм (см. таблицу, X) характеризуются значительной мощностью гумусовых горизонтов (30-40 см), наличием оглеения и легкорастворимых солей в почвенном профиле; они способны к нейтрализации продуктов техногенеза, но быстрее достигают опасного уровня загрязнения.

Ландшафты озерных пойм (см. таблицу, XI) сформированы на песчаных озерных отложениях верхнего неоплейстоцена-голоцена. Почвы озерных пойм отличаются небольшой мощностью и низкой буферной способностью, что определяется в основном облегченным гранулометрическим составом. Загрязняющие вещества будут быстро мигрировать с током воды в нижележащие горизонты и грунтовые воды, не задерживаясь в почвенном профиле. Однако пойменные почвы подвержены вторичному загрязнению при повышении уровня озер

Таблица

Легенда к ландшафтной карте

* Название и мощность генетических горизонтов почв приводятся по результатам почвенных исследований 2008, 2010 гг.

Травяные низинные болота распространены в границах водораздельного пространства и представляют собой стадию естественной эволюции озер. Озерно-болотные отложения (торфяные почвы) являются как мощными инактиваторами, так и аккумуляторами загрязняющих веществ.

Заключение. Таким образом, способность почв к нейтрализации загрязнителей и их выносу за пределы ландшафта напрямую зависит от свойств почвообразующих пород, в свою очередь закономерно распределяющихся по вертикальному профилю и в пространстве. Источником информации в данном случае могут служить материалы геологической съемки, в частности, карты покровных отложений, на которых указаны не только характеристики, но и мощности рыхлых пород. Эти сведения могут быть дополнены справочными данными, где приводятся значения показателей, непосредственное влияющих на скорость радиальных миграционных потоков (содержание физической глины, коэффициент фильтрации, плотность пород).

Совмещение и анализ с помощью ГИС-технологий карты четвертичных отложений, почвенной и геологической карт позволяют выделить контуры элементарных ландшафтов исходя из их способности к нейтрализации и инактивации загрязняющих веществ с последующим определением устойчивости к химическому загрязнению. В этих условиях полевые исследования носят вспомогательный характер и проводятся для уточнения и детализации характеристик компонентов ландшафта, что значительно удешевляет работы по созданию карты.

Список литературы

1. Абдуллаев, С.М. Классификация и оценка состояния ландшафтов зоны влияния проектируемой Южно-Уральской АЭС / С.М. Абдуллаев, О.Ю. Ленская, И.В. Грачева // Вестн. Воронеж. гос. ун-та. 2010. Сер. География и геоэкология. Вып. 2.

2. Видина, А.А. Методические указания по полевым крупномасштабным ландшафтным исследованиям / А.А. Видина. М.: Изд-во МГУ, 1962. 132 с.

3. Геохимия ландшафтов и поиски полезных ископаемых на Южном Урале / М.А. Глазовская, А.А. Макунина, И.А. Павленко. М.: Изд-во МГУ, 1961. 182 с.

4. Глазовская, М.А. Методика ландшафтногеохимических исследований / М. А. Глазовская. М.: Наука, 1952. 325 с.

5. ГОСТ 17.8.1.01-86. Охрана природы. Ландшафты. Термины и определения. Введ. 01-07-1987.

6. ГОСТ 17.8.1.02-88. Охрана природы. Ландшафты. Классификация. Введ. 01-07-1989.

7. Макунина, А.А. Ландшафты Урала / А.А. Макунина. М.: Изд-во МГУ, 1974. 158 с.

8. Описание ландшафтов, почвенного покрова, растительности и животного мира на территории площадок предполагаемого размещения Южно-Уральской АЭС: отчет НИР по заказу ФГУП «РФЯЦ -- ВНИИТФ им. акад. Е.И. Забабахина» №06.690/17 от 6.08.2008 / науч. рук. С.М. Абдуллаев. Челябинск: ЧелГУ, 2008. Т. 1. 220 с.; т. 2. 104 с. с прил.

9. Солнцева, Н.П. Геохимическая устойчивость природных систем к техногенезу. (Принципы и методы изучения. Критерии прогноза) / Н.П. Солнцева // Добыча полезных ископаемых и геохимия природных экосистем. М.: Наука, 1982. С. 181-216.

Размещено на Allbest.ru