Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Теоретические и научно-методические основы исследования ландшафтно-экологической среды 10
1.1 Актуальные вопросы ландшафтной экологии 10
1.2 Ландшафтно-экологическая среда - базовый объект хозяйственной и экологической оценки 15
1.3 Систематика ландшафтно-экологической среды 17
ГЛАВА 2. Структура ландшафтно-экологической среды лесотундровой и таёжной зон западной Сибири 49
2.1. Типологические, региональные ландшафтные комплексы и геосистемы пространственного взаимодействия 49
2.2. Типы местности и урочища лесотундровых ландшафтов 51
2.3. Ландшафтные районы лесотундровой зоны 60
2.4. Типы местности и урочища среднетаежных ландшафтов 63
2.5 Ландшафтные районы Иртышско-Малосалымского междуречья в подзоне средней тайги 72
2.6 Оценка ландшафтного разнообразия лесотундры и средней тайги 79
ГЛАВА 3. Экологическая оценка ландшафтов для целей проектирования и управления природопользованием 81
3.1. Специфика нефтегазопромыслового освоения и экологические проблемы 81
3.2. Содержание экологических оценок ландшафтов 91
3.3. Пространственная изменчивость функции ландшафтных комплексов 93
3.4 Региональная изменчивость устойчивости ПТК 101
3.5 Установление экологических ограничений нефтегазопромыслового природопользования 114
Заключение 119
Список используемой литературы 121
- Ландшафтно-экологическая среда - базовый объект хозяйственной и экологической оценки
- Систематика ландшафтно-экологической среды
- Типы местности и урочища лесотундровых ландшафтов
- Пространственная изменчивость функции ландшафтных комплексов
Введение к работе
Актуальность. Топливно-энергетический комплекс является ведущей отраслью хозяйственной деятельности на территории Западной Сибири. Воздействие нефтегазового освоения носит комплексный характер и приводит, как правило, к коренной перестройке ландшафтов. География нефтегазопромыслового освоения постоянно расширяется за счёт освоения новых месторождений. Строительство и эксплуатация объектов Западно-Сибирского ТЭК в период его становления велись с отступлениями в той или иной мере от проектных решений. Научно-информационное обеспечение проектно-изыскательских работ, с экологической точки зрения, оставляло желать лучшего. Как результат - тысячи квадратных километров таежных, лесотундровых, тундровых геосистем превращались в зоны экологического бедствия. Для районов перспективного и недавно начавшегося нефтегазопромыслового освоения проблема оценки ландшафтно-экологической среды является актуальной. Инвентаризация, анализ ландшафтной структуры, учет функций, ценности, устойчивости ПТК к антропогенному воздействию как средств выделения экологических ограничений природопользования открывает возможность для эколого-приемлемого развития и функционирования нефтяных и газовых промыслов.
Цель и задачи исследования. Цель работы - выявление общих и отличительных черт ландшафтно-экологической среды ПТК лесотундры и средней тайги, проведение их экологической оценки для практики нефтегазопромыслового освоения.
Задачами исследования явились: разработка многоступенчатой классификации ландшафтных комплексов; создание крупномасштабных ландшафтных карт на территорию Лесотундрового и Среднетаежного региональных ключевых участков (РКУ) в среде ГИС; определение и оценка природоохранных функций ПТК, оценка различных форм устойчивости природных комплексов к антропогенному воздействию, выделение экологических ограничений природопользования с целью оптимизации практики нефтегазопромыслового освоения (см. рис.1). Средствами достижения цели и решения задач послужили: инвентаризация и картографическая интерпретация ландшафтно-экологической среды; создание на основе ландшафтной карты комплекса тематических экологических карт.
Объектами исследования являются ландшафтные комплексы среднетаежного Ир-тышско-Малосалымского (Среднетаежный РКУ) и лесотундрового Надым-Пуровского (Лесотундровый РКУ) междуречий.
Предмет исследования - структура ландшафтов и оценка их экологических свойств: функций, устойчивости, ценности, важной для планирования природопользования, обеспечения экологической безопасности на стадии проектирования объектов газопромыслового и нефтепромыслового освоения.
Теоретическую и методологическую основу исследования составляют научные труды в области физической географии, ландшафтоведения, ландшафтной экологии Ф.Н. Милькова, В.Б. Сочавы, B.C. Преображенского, В.В. Козина, Ю.Г. Пузаченко, B.C. Ми-хеева, Б.В. Виноградова и др. Проведенная экологическая оценка ландшафтов базировалась на работах Л.И. Зотовой, В.В. Козина, Г.Е. Вильчека, А.А. Тишкова, М.А. Глазовской и др. При создании ГИС и экологическом картографировании использовались разработки A.M. Берлянта, К.А. Салищева, B.C. Тикунова, Б.И. Кочурова, В.В. Хромых.
Методы исследования. Использованы методы системного картографирования, геоинформационного моделирования и картометрии, приемы ландшафтного профилирования, определения функций, ценности, различных аспектов устойчивости ПТК. Применены традиционные методы ландшафтных исследований, в том числе полевые, дешифрирование материалов космосъемки, сравнительный ландшафтный анализ, методы ландшафтного районирования.
Основными источниками информации послужили материалы дистанционного зондирования, полевые исследования с картографической инвентаризацией ландшафтной структуры, лесоустроительные материалы, общегеографические, топографические и тематические карты (геологические, геоморфологические, почвенные, растительности,
климата и др.) различных масштабов. В процессе подготовки ландшафтных карт проведено площадное дешифрирование космоснимков на Лесотундровом и Среднетаёжном РКУ с полевой заверкой результатов. Использованы также материалы оценки экологического состояния месторождений, проведенных различными организациями, в том числе сотрудниками кафедры социально-экономической географии ТюмГУ (В.В. Козин, А.В. Маршинин, Д.М. Марьинских) при участии автора (по Самбургскому нефтегазокон-денсатному месторождению).
Результаты
Создана многоступенчатая классификация ландшафтных комплексов
Построены крупномасштабные
ландшафтные карты в среде ГИС
Определены и оценены природоохранные функции, устойчивость ПТК, на основании чего обоснованы экологические огра-ничения природопользования
Процедуры исследования
Классификация ландшафтов с учетом факторов дифференциации ПТК
Ландшафтно-экологическое картографирование
Интерпретация легенды ландшафтной карты с использованием методик оценки ценности природоохранных функций и определения устойчивости ПТК
Интеграция материалов
Тематические карты,
разноуровневые
классификационные
схемы компонентов
ландшафтов
Материалы полевых ландшафтных исследований, КС, материалы лесоустройства, топографические, тематические карты
Легенда ландшафтной карты, методики определения функций,
ценности, устойчивости ПТК различных авторов и коллективов
ft
Задачи
Разработка классификации ландшафтов
Создание крупномасштабных ландшафтных карт
Выделение экологических ограничений природопользования через определение и оценку природоохранных функций, устойчивости ПТК
Рис. 1. Логическая схема решения задач диссертационного исследования
Научная новизна работы.
Впервые выявлена роль факторов дифференциации ландшафтно-экологической среды в обособлении классификационных групп и операционных единиц картографирования двух зональных ландшафтных областей. С учетом этого разработаны классификационные схемы, включающие новые единицы картографической инвентаризации ландшафта - циклы и серии развития геосистем, что позволяет более корректно охарактеризовать территориальную организацию ландшафтов.
Автором подготовлены детальные ландшафтные карты для двух региональных ключевых участков масштаба 1:50 000 в лесотундровой зоне и подзоне средней тайги общей площадью 370 тысяч га с легендой, усиленной экологическим содержанием. Выявлено ландшафтное разнообразие территории. Полученные результаты существенно расширяют и детализируют представления о пространственной организации ПТК и создают современную основу для проектообеспечивающих работ.
Впервые для исследуемых территорий выполнена диагностика и проведено картографирование природоохранных функций ПТК: их ценности, различных форм устойчивости к антропогенному воздействию, что позволило провести экологическую оценку ланд-
шафтов, направленную на оптимизацию нефтегазопромыслового освоения и обеспечение экологической безопасности.
Практическое значение работы. Проведенная при непосредственном участии автора «Оценка фонового состояния и разработка системы экологического мониторинга Самбургского нефтегазоконденсатного месторождения» (Лесотундровый РКУ) уже используется для оптимизации природопользования. Подобным образом могут быть использованы результаты исследований при планировании масштабного нефтегазопромыслового освоения и проектировании конкретных объектов нефтегазопромысловой инфраструктуры на лицензионных участках и в подзоне средней тайги.
Апробация работы. Основные теоретические положения и практические результаты исследований докладывались на Международной конференции «Эколого-географические проблемы природопользования нефтегазовых регионов - теория, методы, практика» (Нижневартовск, 2006), Международной академической конференции «Состояние, тенденции и проблемы развития нефтегазового потенциала Западной Сибири» (Тюмень, 2008), Тюменском международном инновационном форуме НефтьГазТЭК (Тюмень, 2011), на II и VI молодежной научно-практической конференции «Россия и окружающий мир глазами географов» (Санкт-Петербург, апрель 2006, апрель 2010), на Международной научно-практической конференции «Культура и образование - как фактор развития региона» (Ишим, 2008), Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Стратегия инновационного развития, строительства и освоения районов Крайнего Севера» (Тюмень, 2011).
Публикации. Автором опубликовано 12 работ по теме диссертации, отражающих ее содержание, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения, списка используемой литературы и приложений. Основной объем работы изложен на 120 страницах машинописного теста, иллюстрированного 36 рисунками и 12 таблицами. Список литературы содержит 187 наименований, в том числе 12 на иностранных языках.
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛАНДШАФТНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ
Актуальные вопросы ландшафтной экологии
Ландшафтно-экологическая среда - базовый объект хозяйственной и экологической оценки
Систематика ландшафтно-экологической среды
ГЛАВА 2. СТРУКТУРА ЛАНДШАФТНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ ЛЕСОТУНДРОВОЙ И ТАЁЖНОЙ ЗОН ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
2.1. Типологические, региональные ландшафтные комплексы и геосистемы про
странственного взаимодействия
Типы местности и урочища лесотундровых ландшафтов
Ландшафтные районы лесотундровой зоны
Типы местности и урочища сред нетаежных ландшафтов
2.5 Ландшафтные районы Иртышско-Малосалымского междуречья в подзоне сред
ней тайги
2.6 Оценка ландшафтного разнообразия лесотундры и средней тайги
ГЛАВА 3. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЛАНДШАФТОВ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ
Специфика нефтегазопромыслового освоения и экологические проблемы
Содержание экологических оценок ландшафтов
Пространственная изменчивость функции ландшафтных комплексов
Региональная изменчивость устойчивости ПТК
3.5 Установление экологических ограничений нефтегазопромыслового природопользования
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Факторы и параметры дифференциации ландшафтов в лесотундровой зоне и подзоне средней тайги
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Легенда ландшафтной карты Лесотундрового РКУ, с указанием природоохранных функций и их ценности
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Легенда ландшафтной карты Среднетаежного РКУ, с указанием устойчивости ПТК к нефтяному загрязнению, природоохранных функций и их ценности
Ландшафтно-экологическая среда - базовый объект хозяйственной и экологической оценки
Термин ландшафтная экология был предложен немецким географом, специалистом по ландшафтному дешифрированию аэрофотоматериалов Карлом Троллем в 1939 году. Он считал, что это направление включает в себя «изучение данного района в соответствии с его естественной регионально-экологической последовательностью (структурой) и с его основными причинными взаимоотношениями на каждом участке (экотопе)» (Тролль, 1972, с. 116).
Становление ландшафтной экологии начиналось в Европе с исторического планирования культурных ландшафтов. Понятия из общей теории экологии были объединены в Северной Америке. В то время как общая теория экологии и ее отдельные разделы сосредоточились больше на исследовании однородных, дискретных единиц сообщества, организованных в иерархической структуре (таких, как экосистемы, популяции, виды и сообщества), ландшафтная экология полагалась на разнородность в пространстве и во времени (Sanderson, Harris, 2000).
За рубежом ключевыми вопросами исследования в ландшафтной экологии являются экологические потоки в ландшафтной мозаике, землепользование и изменение растительного покрова, увязка анализа ландшафтной модели с экологическими процессами, сохранение ландшафтов и их устойчивость (Wu, Hobbs, 2002). В западноевропейских и североамериканских работах по ландшафтной экологии уделяется большое внимание экологическим проблемам и проблемам охраны окружающей среды. Прослеживается связь с другими естественными и социальноэкономическими науками.
К 1980 году ландшафтная экология представляла собой самостоятельную дисциплину. Подтверждением этого служит создание ю Международной Ассоциации по Ландшафтной Экологии (IALE) в 1982г. Труды 3. Навеха, А. Либермана, Р. Формана, М. Гордона определили область и цели дисциплины (Naveh, Lieberman, 1984; Forman, Godron, 1986). По мнению Формана, за последние несколько десятилетий накопился значительный потенциал для развития теории и практики концептуальной структуры ландшафтной экологии. Обозначились два основных методологических подхода - геоэкологический и биоэкологический. Геоэкологический подход определяет ландшафтные системы, исходя из взаимодействия климата, рельефа, почв, растительности, хозяйственной деятельности, а на современном этапе - также из энерго- и влагооборота и биогеохимических циклов, связывающих ландшафтные компоненты в единое целое. Биоэкологический подход отражает необходимость понимания пространственного аспекта динамики популяций животных и растений (Moss, 1999). Десятилетием позже А. Рихлинг (Рихлинг, 2009) обратил внимание на отсутствие спецификации ландшафтной экологии, т.к. ландшафтно-экологические работы часто включают узкоспециализированные, сосредоточенные на отдельных элементах ландшафта исследования.
Теория ландшафтной экологии в полной мере не вписывается в состав классических научных дисциплин по причине значительной разнородности в областях исследования. Теория общей экологии по многим аспектам занимает центральное место в системе ландшафтной экологии. Данная теория основывается на четырех главных принципах: развитие и динамика пространственной разнородности, взаимодействие и обмен через гетерогенные ландшафты, влияние пространственной разнородности на биотические и абиотические процессы, управление пространственной разнородностью. Главным отличием от традиционных экологических исследований, которые часто предполагают, что системы пространственно гомогенны, является рассмотрение пространственных моделей (Turner, Gardner, 1991). Среди географических концепций, наиболее конструктивных для развития ландшафтной экологии, называют иерархическую организацию геокомпонентов, парциальные геокомплексы, прерывность природной среды (переход от точки к площади), районирование, ландшафтный синтез (Pietrzak, 1998.).
Теория ландшафтной экологии подчеркивает роль человеческого воздействия на ландшафтные структуры и функции, а также предлагает пути восстановления деградированных ландшафтных комплексов (Naveh, Lieberman, 1984). Ландшафтная экология однозначно рассматривает человека как объект, который вызывает функциональные изменения в ландшафтах (Sanderson, Harris, 2000). Данная теория включает принцип ландшафтной устойчивости, который подчеркивает важность структурной разнородности ландшафтных комплексов в стремлении сопротивления дисбалансу, восстановлению деградировавших систем и движению к полной устойчивости системы (Forman, Godron, 1986). Этот принцип - главный вклад в теорию общей экологии, которая выдвигает на первый план важность отношений среди различных компонентов ландшафта. Целостность компонентов ландшафта помогает поддержать сопротивление внешним воздействиям, включая развитие и преобразование территории хозяйственной деятельностью человека.
В нашей стране основы этой науки были заложены трудами русских ботаников, почвоведов и зоогеографов, таких как В.В.Докучаев, Г.И. Танфильев, Е.П.Коровин, Д.И. Кашкаров и др. (Виноградов, 1994). Особенностью русской концепции ландшафтной экологии явилась ее биоцентричность. Приданию её комплексности, сближению ландшафтногеографического и биолого-экологического подходов способствовали работы академика В. Б. Сочавы, объединившего подходы фитоценологии, экологии и классического ландшафтоведения.
В интерпретации Б.В.Виноградова ландшафтная экология представляет собой научное направление, изучающее ландшафты путем анализа экологических отношений между растительностью и средой, структуру и функционирование природных комплексов на топологическом уровне, взаимодействие составных частей природного комплекса и воздействие общества на природную составляющую ландшафтов путем анализа балансов вещества и энергии (Виноградов, 1994).
Объектами ландшафтной экологии служат локальные, региональные, зональные и глобальные экосистемы, ранжированные по структуре, рисунку, функциям и динамике пространственных единиц более крупных, надбиогеоценотических порядков. Структура ландшафтной экологии соответствует традиционным подходам в интеграционных экологических исследованиях (интеграция «вертикальная», «горизонтальная» и «временная») и принципам «сквозной» географии (табл. 1.1.).
Систематика ландшафтно-экологической среды
Тундровая дренированная серия развития геосистем включает пологоволнистый тундровый и плоскоместный тундровый типы местности, распространенные преимущественно в северном секторе ключевого участка.
Пологоволнистый тундровый тип местности сформирован на второй надпойменной террасе р. Пур, третьей и четвертой озерно-аллювиальных равнинах. На третьей озерно-аллювиальной равнине в ландшафтной структуре преобладают урочища свежих гарей (менее 30 лет). К четвертой озерно-аллювиальной равнине приурочены природные комплексы пятнистых и мелкобугристых кустарничково-мохово-лишайниковых тундр на песчаных тундровых элювиально-глеевых почвах с травяно-сфагновыми мочажинами на тундровых торфянистых почвах в понижениях.
Плоскоместный тундровый тип местности объединяет урочища плоских и покатых относительно дренированных поверхностей первой и второй надпойменных террас р. Пур, третьей озерно-аллювиальной равнины. На первой надпойменной террасе преимущественное распространение получили урочища ерниковых лишайниково-кустарничково-моховых тундр. На второй надпойменной террасе р. Пур содоминируют виды урочищ влажных травяно-кустарничково-моховых тундр. Основу ландшафтной структуры третьей озерно-аллювиальной равнины формируют кустарничково-мохово-лишайниковые тундры (см. рис. 2.3).
Криоморфный цикл развития геосистем бугров и гряд пучения гетерогенных местоположений в составе мерзлотно-грядовой тундрово- болотно-лесной серии развития геосистем включает типы местности мерзлотных бугров и гряд пучения и линейно-грядовый лесотундровый.
Тип местности мерзлотных бугров и гряд пучения в виде ограниченных по площади контуров получил широкое распространение по всей территории ключевого участка на первой и второй надпойменных террасах р. Пур, третьей и четвертой озерно-аллювиальных равнинах. К первой надпойменной террасе приурочены минеральные гряды и бугры пучения. На второй надпойменной террасе распространены минеральные гряды и бугры пучения с кочковатыми медальонными лиственничными кустарничково-мохово-лишайниковыми рединами. На третьей озерноаллювиальной равнине содоминируют виды урочищ минеральных гряд и бугры пучения с лиственничными кустарничково-мохово-лишайниковыми рединами и плоскоместных заторфованных поверхностей с ложбинами стока, занятых низинными кустарничково-травяно-моховыми.
Линейно-грядовый лесотундровый тип местности получил развитие в северо-западной части участка преимущественно в пределах второй надпойменной террасы р. Пур. В ландшафтной структуре содоминируют линейно-грядовые относительно дренированные поверхности с минеральными буграми и грядами пучения. На первой надпойменной террасе сформированы природные комплексы ерниковых и ивняково- ерниковых кустарничково-лишайниково-моховых тундр.
Интразонапъный гидроморфный и остаточно-гидроморфный цикл развития геосистем недренированных водораздельных пространств включает серии развития геосистем древней органогенной аккумуляции (торфяников) и современного гидроморфизма. Природные комплексы формируются на водораздельных равнинах в условиях ограниченного поверхностного стока.
Серия развития геосистем древней органогенной аккумуляции на уровне типов местности представлена бугристыми и плоскими заозеренными торфяниками. Тип местности бугристых торфяников широко распространен в пределах ключевого участка на первой и второй надпойменных террасах р. Пур, третьей и четвертой озерно-аллювиальных равнинах. В юго-западном секторе ключевого участка в пределах четвертой озерно-аллювиальной равнины содоминируют мелкобугристые кустарничково-лишайниково-моховые торфяники, кустарничково- лишайниково-травяно-моховые тундры и низинные травяно-мохово- кустарничковые болота и полигональные плоскобугристые кустарничково- мохово-лишайниковые торфяники.
Тип местности плоских заозеренных торфяников сформирован в пределах первой и второй надпойменных террасах р. Пур, третьей озерноаллювиальной равнины. Преобладают волнистые и плоские слабозаозеренные поверхности, поверхностный сток затруднен. На первой надпойменной террасе р. Пур ландшафтную структуру формируют плоские слабонаклонные заозеренные поверхности с мелкокочковатыми кустарничково-лишайниково-моховыми торфяниками на торфах.
Серия развития геосистем современного гидроморфизма включает типы местности плоскокочковатых болот и грядово-мочажинный, сформированные в условиях ограниченного поверхностного стока на плоских первой и второй надпойменных террасах и третьей озерноаллювиальной равнине. В восточной части ключевого участка на первой надпойменной террасе р. Пур распространены урочища низинных плоскокочковатых травяно-мохово-кустарничковых болот на болотных торфяных низинных почвах, которые на второй террасе дополнены лиственничными мелколесьями на болотных торфяных низинных почвах.
Цикл развития геосистем озерно-криолитосферного взаимодействия представлен постозерной болотно-тундровой серией развития геосистем, в которой выделены приозерно-террасовый и хасырейный типы местности.
Приозерно-террасовый тип местности объединяет природные комплексы плоских приозерных террас, отмеченных в центральном и южном секторах исследуемой территории.
Хасырейный тип местности представлен урочищами плоских заторфованных котловин спущенных озер на разных стадиях развития, зарегистрированных практически на всей исследуемой территории. Ландшафтная структура представлена плоскими заторфованными котловинами спущенных озер с кустарничково-мохово-лишайниковыми тундрами по линейным грядам, плоскокочковатыми низинными травяномоховыми и кустарничково-травяно-моховыми болотами по межгрядовым понижениям.
Долинно-придолинный цикл развития геосистем включает серии: склоновую, мелкодолинную, редуцированных долин и серию пойм рек средних порядков. Характерной чертой геосистем является векторный перенос вещества, энергии и информации в долинных комплексах.
Склоновая серия развития геосистем представлена долинносклоновым типом местности (в южной части Лесотундрового РКУ). Типичны пологоволнистые, реже плосковолнистые дренированные поверхности долинных склонов. Пологоволнистые долинные склоны представлены сочетанием березово-лиственничных кустарничково- лишайниковых редкостойных лесов и пятнисто-медальонных кустарничково-лишайниково-моховых тундр. Расчлененные ложковой сетью поверхности долинных склонов заняты лиственничными кустарничково- мохово-лишайниковыми рединами (см. рис. 2.4).
Типы местности и урочища лесотундровых ландшафтов
В физико-географической литературе не выработалось единого толкования понятия термина «устойчивость». Так, по мнению В.С Преображенского, устойчивость - не свойство природной среды, а способность ее не терять и хорошо выполнять свою социальноэкономическую функцию (Преображенский, 1983). В работах В.Н.Солнцева, М.А. Глазовской устойчивость ландшафта определяется как способность к сохранению нормального функционирования путем самоочищения от продуктов техногенеза. При этом различают устойчивость двух категорий: способность к сопротивлению воздействиям извне и способность к восстановлению нарушенных воздействием свойств (Солнцев, 1982; Глазовская, 1975). По А.Д. Арманду, понятие устойчивости отождествляется с понятием гомеостазис, т.е. способность возвращаться в первоначальное состояние после прекращения воздействия (Арманд, 1983). В.Б. Сочава понимал устойчивость геосистем как некоторую сумму всех динамических изменений в пределах одного качественного неизменного состояния, т.е. стабильности, возвращения к исходному положению (Сочава, 1978).
Каждый природный комплекс, обладая специфическим экологическим потенциалом, в различной степени реагирует на антропогенные воздействия. Этот потенциал определяется, прежде всего, устойчивостью (литогенетической, геохимической, биологической и др.) к нагрузкам различного типа.
Устойчивость является внутренним свойством геосистем и тесно связана со сложностью их организации, прежде всего морфологической. Данное обстоятельство позволяет рассматривать классификацию и картографирование ландшафтов как путь к определению устойчивости геосистем (Козин, Маршинин, Марьинских и др., 2008). Одним из самых распространенных подходов в настоящее время является определение устойчивости по двум аспектам (Козин, 19966): - упругая устойчивость, как свойства ПТК сохранять свою структуру, особенности функционирования под влиянием антропогенных факторов; - пластичная устойчивость, как способность природных комплексов к самовосстановлению.
Упругая устойчивость имеет относительный характер и может быть определена, главным образом, по отношению к косвенному воздействию. По отношению к прямому воздействию (вырубка леса, срезка почвеннорастительного слоя, выемка (отсыпка) грунта, и т.д.) большинство ландшафтов являются неустойчивыми (Козин, Маршинин, Марьинских и др., 2008). Основными формами нарушения структуры и функционирования ландшафтов являются механическое и химическое воздействие. Поэтому наиболее целесообразно характеризовать упругую устойчивость ландшафтов по двум направлениям - устойчивости к механическому воздействию (биологической устойчивости) и устойчивости к химическому воздействию (геохимической устойчивости).
При определении геохимической устойчивости выделяются три основные группы природных показателей, контролирующих устойчивость нормального функционирования ландшафтов и составляющих их компонентов: а) факторы, определяющие интенсивность выноса и
рассеивания продуктов техногенеза; б) факторы, определяющие интенсивность трансформации и разложения поллютантов; в) определяющие возможность и интенсивность закрепления продуктов техногенеза и их метаболитов (наличие, емкость геохимических барьеров) (Глазовская 1979, Солнцева, 1998). Геохимический барьер (ГХБ) как природный аппарат, способный выводить из миграционных потоков и накапливать разные группы продуктов техногенеза (Перельман, 1966, 1975; Глазовская, 1988; Солнцева, 1998 и др.), играет ключевую роль в изменении и сохранении ландшафтноэкологической среды. Ведущие геохимические процессы территории обусловлены длительностью сезонного промерзания, развитием процессов заболачивания, механическим составом почвогрунтов, сочетанием водозастойного и промывного водных режимов почв, кислой реакцией почв.
По ландшафтно-геохимическому районированию Западной Сибири (Нечаева, 1990) Среднетаежный РКУ относится к Нижнеиртыш- Среднеобскому округу среднетаежной провинции болотно-таежной ландшафтно-геохимической области. Лесотундровый РКУ расположен в границах Обь-Нижненадым-Пур-Тазовского округа лесотундровой области той же ландшафтно-геохимической зоны. Характерным типом биологического круговорота для обоих РКУ является азотный, преобладающим классом водной миграции - кислый и кислый глеевый.
Под биологической устойчивостью ПТК подразумевается способность почвенно-растительного покрова сохранять и восстанавливать структурную целостность и функциональные процессы. Биологическая устойчивость определяется структурой биогеоценозов, их продуктивностью, степенью дренированности и увлажнения, механическим составом почвогрунтов, объемом и продолжительностью механического воздействия.
Пластичная устойчивость оценивается как величина, обратная времени восстановления ПТК после полного разрушения биотических комплексов. (Козин, 19966). Процессы восстановления исходного состояния ПТК после прекращения механического воздействия до настоящего времени остаются малоизученными и недостаточно освещены в научной и специальной литературе Литогенетическая устойчивость ПТК сочетает в себе как аспекты упругой, так и пластичной устойчивости (Зотова, 1995). Ведущим фактором, определяющим данную категорию устойчивости, является состояние грунтов (Козин, Осипов, 1996), главным образом, многолетнемерзлых пород, состояние которых во многом определяет безопасное функционирование нефтегазопромысловых объектов (см. п. 3.1, табл. 3.1). Поэтому оценка литогенетической устойчивости, представленная ниже, проведена только для территории. Данной проблеме уделялось внимание в работе Н.Г. Москаленко (1991), в которой автор на основе практического опыта выделил 3 группы типов природных комплексов, отличающихся по характеру способности к восстановлению своего состояния.
Лесотундрового РКУ.
Пространственная изменчивость функции ландшафтных комплексов
По геохимическим и биологическим параметрам устойчивости относятся к категории малоустойчивых и среднеустойчивых. Ландшафтные комплексы, отнесенные к категории малоустойчивых по геохимическим показателям, занимают 60% территории участка, на долю среднеустойчивых приходится 40%. По показателям биологической устойчивости в ландшафтной структуре участка доминируют ПТК, отнесенные к категории среднеустойчивых (60% территории).
Оценка геохимической устойчивости ПТК к нефтяному загрязнению территории Среднетаежного РКУ.
Характер геохимического взаимодействия нефтепромысловых объектов и вмещающих их ландшафтов определяют как устойчивость (Солнцева, 1998). При определении устойчивости в пределах Среднетаежного РКУ, как перспективного участка нефтепромыслового освоения, основной акцент при оценке делался на аспекты, связанные с геохимической устойчивостью ПТК к нефтяному загрязнению.
Для оценки устойчивости ландшафтных комплексов в Среднетаежном РКУ использовалась методика В.В. Козина (Козин, 19966; Козин, Холодилов, 2008; Козин, Маршинин, Марьинских, 2006, 2008 и др.). При определении геохимической устойчивости ПТК к нефтяному загрязнению на данном участке учитывались факторы: тип водного режима, тип геохимического ландшафта, наличие и емкость ГХБ, нефтеемкость почв (Вершинская, 2004; Сорокина, 2004), самоочищающая способность почв (Геннадиев, Пиковский, 2007), вероятности развития экзогенных процессов и восприимчивости к ним биоты.
На основании перечисленных факторов были выделены группы ландшафтов по уровням геохимической устойчивости к углеводородному загрязнению (табл. 3.7).
Таблица 3.7 - Типология устойчивости ПТК к нефтяному загрязнению (по В.В. Козину (Козин, 19966, с добавлением данных Вершинская, 2004; Сорокина, 2004)
Категория устойчивое ти (балл) Ведущие факторы, определяющие показатель устойчивости к нефтяному загрязнению Группы ПТК
Неустойчивые(0 баллов) Формирование блокирующей нефтяной пленки. Кумулятивное накопление углеводородов в гидробионтах, накопление тяжелых фракций в донных отложениях. Отсутствие или малая емкость геохимических барьеров. Низкая интенсивность окислительно-восстановительных процессов. Озера, русла рек, озерково- болотные комплексы
Малоустойчивые (1 балл) Господство восстановительной среды. Доминирование органогенных почв, оглеение минеральных грунтов. Поглощение токсичных продуктов и продуктов их распада происходит в зонах сорбционного кислого восстановительного ГХБ средней и высокой емкости и глеевого ГХБ. Слабая интенсивность микробиологического разложения усугубляется олиготрофностью грунтов. Г руппы болотных ПТК,заболоченныхлесов
Среднеустойчивые (2 балла) Периодические разливы половодных вод, значительная пестрота литологического состава, различие в скоростях накопления наилка. Наличие глеевого, сорбционного кислого восстановительного и кислородного ГХБ. Сочетание окислительных и восстановительных условий. Наличие гравитационных и эрозионных процессов Пойменнотаежные ПТК, придолинные комплексы, подболоченные леса,«минеральныеострова»
Устойчивые (3 балла) Значительная активность окислительных и восстановительных процессов, изменение реакции почвенной среды от слабокислой до кислой. Значительная контрастность и высокая емкость радиальных (кислый, глеевый, кислый восстановительный), латеральных (глеевый, кислородный, биогеохимический) ГХБ. Доминирование почв тяжелого механического состава. Во дораз дел ьн ые дренированные лесные ПТК на суглинистых грунтах
Как составляющее звено стабильного функционирования ландшафтных комплексов во внимание также брался фактор устойчивости растительного покрова к атмосферному загрязнению, который варьируется в зависимости от типа леса и напочвенного покрова (Илькун, 1978, 1984). К категории относительно устойчивых ПТК относят мелколиственные березовые и березово-осиновые травяные леса, затем по убыванию степени устойчивости следуют пойменные темнохвойно-мелколиственные зеленомошные и долгомошно-сфагновые леса, сосняки сфагновые, сосняки мохово- кустарничковые. Наименее устойчивыми считаются сосновые лишайниковые леса, болотные сообщества по отношению к атмосферному загрязнению более устойчивы, чем лесные ПТК (Козин, 19966).
Результаты оценки геохимической устойчивости ландшафтных комплексов Среднетаежного РКУ к углеводородному загрязнению стали основой для построения карты, фрагмент которой представлен на рис.3.8.
Более половины площади Среднетаежного РКУ приходится на малоустойчивые ПТК (группы болотных ПТК, заболоченных лесов) (см. рис. 3.7). Значительную часть (31%) занимают среднеустойчивые ПТК - главным образом, пойменно-таежные и склоновые участки территории. На долю водораздельных дренированных лесных ПТК на суглинистых грунтах, относящихся к категории устойчивых, приходится 14% площади РКУ, на долю неустойчивых грядово-мочажинно-озерковых болотных комплексов - 2%.
Экологически безопасное природопользование должно быть основано на стратегии предупреждения негативных последствий, сохранении выполняемых ландшафтами природоохранных и ресурсовоспроизводящих функций, путем поддержания устойчивого функционирования, структуры, динамики и продуктивности геосистем. Один из способов достижения безопасности нефтегазопромыслового природопользования - система экологического нормирования (установление предельно допустимых нагрузок, ПДК выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, водную среду, нормирование водопотребления и водоотведения из поверхностных и подземных источников, нормирование уровня воздействия физических факторов). Другим способом является вычленение в ландшафтной структуре природно-территориальных комплексов, на которых вводится особый режим охраны, природопользования.
Под экологическими ограничениями природопользования понимается особый режим использования природных ресурсов и их охраны от вредных воздействий, предусмотренный системой законодательных, нормативных или организационно-хозяйственных мер, препятствующих прогрессивному разрушению экосистем и обеспечивающих продолжение выполнения ими ресурсных, средообразующих и природоохранных функций (Геоэкология.., 2005).
К регламентированным экологическим ограничениям природопользования относятся особо охраняемые природоохранные территории (ООПТ) федерального, регионального и местного значения (заповедники, заказники, национальные парки, памятники природы и др.). Режим природопользования на них регламентируется Федеральным законом «Об особо охраняемых природных территориях» от 14.03.1995 N ЗЗ-ФЗ. Кроме этого, к категории регламентированных экологических ограничений относятся водоохранные зоны рек, ручьев и озер, в соответствии с Водным кодексом РФ от 03.06.2006 №74-ФЗ, земли историко-культурного назначения (зоны историко-культурного наследия), территории традиционного природопользования (Казанцев, Казанцева, 2007, Казанцева, 2009). Для нефтегазопромыслового природопользования разработаны ведомственные нормативные документы, регламентирующие воздействие на окружающую среду. Примерами таких документов являются:
