Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Ландшафты Республики Татарстан 10
1.1. Ландшафтный подход в географических исследованиях 10
1.2. Морфология ландшафта 11
1.3. Ландшафтно-экологическое картографирование на базе ГИС-технологий 21
1.3.1. ГИС как способ получения и обработки информации о ландшафтах .24
1.3.2. ГИС как инструментальная система создания пространственных баз данных и решения информационных задач 27
1.3.3. Методика создания эколого-ландшафтной ГИС 29
1.3.4. Исходные материалы для геопространственной базы данных ГИС 32
1.3.5. Создание ландшафтной карты РТ 33
1.4. Типизация геокомплексов 47
1.5. Структура типов местностей 53
1.6. Ландшафтный рисунок 61
1.7. Анализ ландшафтной структуры 69
1.7.1. Ландшафтные зоны 71
1.7.2. Отличия ландшафтной структуры ландшафтных зон Республики Татарстан 76
1.7.3. Ландшафтные подзоны 80
1.7.4. Ландшафтные районы 83
Глава 2. Экологический потенциал ландшафта 96
2.1. Ландшафт как средообразующий природный объект 96
2.2. Подходы к определению экологического потенциала 106
2.3. Методика создания карты экологического потенциала ландшафтов 108
2.4. Частные потенциалы, как составные части экологического потенциалаї 15
2.4.1. Потенциал атмосферы 115
2.4.2. Потенциал гидросферы 117
2.4.3. Потенциал литосферы 118
2.5. Интегральная оценка экологического потенциала Республики Татарстан 120
2.6. Размещение населения Татарстана и экологический потенциал ландшафта 122
Глава 3. Региональный геоэкологический анализ ландшафтов РТ 129
3.1. Методические подходы к количественной оценке состояния окружающей среды 135
3.2. Методика создания карты антропогенных нагрузок 142
3.3. Пространственный анализ уровня антропогенной нагрузки на ландшафты 147
Выводы 160
Библиографический список 163
- ГИС как инструментальная система создания пространственных баз данных и решения информационных задач
- Отличия ландшафтной структуры ландшафтных зон Республики Татарстан
- Интегральная оценка экологического потенциала Республики Татарстан
- Пространственный анализ уровня антропогенной нагрузки на ландшафты
Введение к работе
В Экологической доктрине Российской Федерации, принятой распоряжением Правительства Российской Федерацией от 31 августа 2002 г. № 1225-р, утверждается, что современный экологический кризис ставит под угрозу устойчивое развитие человеческой цивилизации.
Выход из экологического кризиса лежит, прежде всего, в правильной организации природопользования - соблюдения баланса между воздействием и способностью среды восстанавливаться. Такой подход возможен в случае нормирования воздействия на окружающую среду.
Современные способы управления качеством окружающей среды сводятся к установлению соответствующих нормативов по компонентам природы и слабо учитывают системные связи между ними, наиболее ярко проявляющиеся в геосистемах и ландшафтах. Между тем именно ландшафтный подход наилучшим образом обеспечивает комплексность при оценке состояния окружающей среды и управлении природопользованием, дает систему операционно-территориальных единиц (природно-территориальные комплексы), в которых наблюдается однородность физических параметров среды. Единство физических полей (приток солнечной радиации, характер подстилающей поверхности и множество зависимых от них показателей — температура, влажность, биота и др.) свидетельствует об однородности условий, что в свою очередь позволяет предвидеть последствия того или иного воздействия на окружающую среду. В рамках ландшафтного подхода также обеспечивается принцип внутренней иерархичности систем.
Несмотря на всю очевидную ценность ландшафтного подхода при геоэкологических исследованиях, большинство территорий России до настоящего времени не имеют среднемасштабных ландшафтных карт. Это же относится и к территории востока Русской равнины. Кроме того, для принятия управленческих решений в области охраны окружающей среды
4 особую ценность представляют сведения о ландшафтах в рамках субъектов РФ.
В этой связи целью наших исследований являлось среднемасштабное картографирование и анализ пространственных закономерностей морфологической структуры природно-антропогенных ландшафтов в пределах Республики Татарстан, а также количественная оценка антропогенных нагрузок на ландшафты.
В изучаемом регионе Среднего Поволжья проходит зональная граница, разделяющая два биоклиматических пояса умеренных широт: бореальный (таежно-лесной) и суббореальный (лесостепной и степной). По системе сформированных зональных границ исследуемая территория получила название «бореального экотона» (Коломыц, 1998). Специфичной чертой изучаемого региона является продолжительная и интенсивная хозяйственная деятельность, преобразовавшая коренные ландшафты. Здесь также находятся крупнейшие реки Европейской части России - Волга и Кама, создающие естественные природные рубежи и, как следствие, определяющие дискретность границ геосистем.
Развитие ландшафтного подхода получило новый толчок в связи с развитием компьютерной техники и геоинформационных систем. В наших исследованиях современные информационные технологии также широко применялись на всех этапах работы.
Методологическая и методическая часть работы осуществлялась на экологическом факультете Казанского госуниверситета по госбюджетной теме «Ландшафтно-экологический анализ геопространства» (номер гос. регистрации 01.2000.120120), а также по гранту РФФИ 2004-2005 гг. (№ 04-05-64897) «Изучение роли ландшафтов в развитии природно-антропогенной эрозии с использованием современных математических методов (на примере Среднего Поволжья)».
Теоретическая база работы основывалась на трудах известных отечественных ученых: А.Г. Исаченко, А.Д. Арманд, Н.Л. Беручашвили, А.С.
5 Викторов, К.Н. Дьяконов, А. Дж. Джеррард, А.А. Исаев, Ф.Н. Мильков, Н.Ф. Реймерс, A.M. Трофимов, И.А. Хлебович и др.
Целью диссертационной работы является среднемасштабное картографирование современных ландшафтов территории Республики Татарстан, количественный анализ их морфологической структуры и оценка антропогенных нагрузок на ландшафты средствами ГИС-технологий.
В ходе работы решались следующие задачи:
картографирование ландшафтов на региональном уровне генерализации;
создание специализированной эколого-ландшафтной ГИС;
типизация ландшафтов РТ;
геопространственный анализ морфологической структуры ландшафтов;
количественная оценка частного и интегрального экологического потенциала ландшафтов;
геоэкологическая оценка антропогенных нагрузок на ландшафты средствами ГИС-технологий.
Исходные материалы В качестве исходной информации для создания эколого-ландшафтной ГИС привлекались: ландшафтная карта СССР для высших учебных заведений (под ред. А.Г.Исаченко, М1 :4 000 000, 1988); карта растительности Европейской части СССР (под ред. Т.И. Исаченко, Е.М. Лавренко, Ml : 2 500 000, 1974); почвенная карта Татарской АССР (Ml : 300 000, 1985); фондовые материалы инженерно-геологических съемок ( М 1 : 200 000, 1988-1996); геоморфологическая карта ТАССР (под ред. В.В. Мизинова, К.Н. Разумова, М 1:500 000, 1984); карта эрозии почв Татарской АССР (М 1 :200 000, 1984 г.), общегеографическая цифровая карта Республики Татарстан (М 1 :200 000, 1993); многозональные сканерные космические снимки «Ландсат», аэрофотоснимки на ключевые участки, материалы полевого крупномасштабного (М1 :50 000) ландшафтного и геоботанического картографирования на юго-востоке Республики Татарстан.
Для целей ландшафтного районирования и пространственного анализа структуры ландшафтов была использована эрозионная ГИС «Бассейновые геосистемы», созданная на кафедре ландшафтной экологии Казанского госуниверситета профессором О.П. Ермолаевым (Ермолаев, 2002) и содержащая более 40 различных показателей по 1674 элементарным речным бассейнам РТ.
Экологический потенциал типов местностей определялся с использованием созданной эколого-ландшафтной ГИС, данных ежемесячников Управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды Республики Татарстан (1976-2005) по 15 метеостанциям, общегеографической карты Республики Татарстан, данными Комгосстата о численности и движении населения в Республике Татарстан.
При определении антропогенной нагрузки на ландшафты использовались тематические «слои» электронной общегеографической карты РТ, а также карта динамики лесов РТ за период с 1800 по настоящее время, составленная Ф.Ф. Бойко (1976), фондовые материалы лаборатории ландшафтно-экологического картографирования КГУ «Эколэнд» по показателям антропогенных нагрузок на ландшафты.
При выполнении работы использовались различные методы исследования: картографический, сравнительно-географический математико-статистический, методы пространственного анализа, методы балльной оценки и взвешенных баллов. Были использованы следующие программные комплексы: «Surfer»; «Mapinfo»; «Statgrafics»; «Statistica»; «Excel»; «Word», «Digitmap», «EasyTrase». Все данные обрабатывались при помощи геоинформационных технологий.
Научная новизна работы Впервые для территории исследования выполнено среднемасштабное
ландшафтное картографирование, позволившее определить
морфологическую структуру современных ландшафтов Республики
Татарстан в ранге типов местностей.
Создана специализированная эколого-ландшафтная ГИС регионального уровня генерализации на субъект Российской Федерации - Республику Татарстан.
Проведена типизация ландшафтов.
Количественная оценка и анализ ландшафтной структуры территории проведены средствами ГИС-технологий.
Предложены подходы к оценке экологического потенциала территории на региональном уровне и построены соответствующие тематические карты в векторном формате.
Впервые проведена количественная оценка антропогенных нагрузок на современные ландшафты региона.
Практическая значимость работы Полученные результаты могут быть применены в различных областях геоэкологии, природопользования, ресурсоведения, географии для решения как прикладных, так и теоретических задач.
Созданная геоинформационная система может быть использована для изучения окружающей среды, создания ландшафтного кадастра РТ, региональной оценки и территориального (ландшафтного) планирования субъекта РФ. Построенная карта экологического потенциала и антропогенных нагрузок может быть использована для более эффективного экономического развития региона с позиций концепции устойчивого развития.
Результаты работы были также внедрены: при составлении Атласа РТ (2005) и при выполнении госконтракта № ДЭФ-27 на подготовку и издание книги «Ландшафты Республики Татарстан». Результаты исследований также внедрены при разработке разделов ОВОС и ООС технологических схем разработки пятнадцати нефтяных месторождений НГДУ «Нурлатнефть», «Прикамнефть», «Елховнефть».
8 Материалы работы широко используются при обучении студентов по специальностям «Экология», «Природопользование» и «Геоэкология» на факультете географии и экологии Казанского госуниверситета.
Основные положения, выносимые на защиту
Методика создания ландшафтной карты регионального уровня генерализации.
Созданная ландшафтная карта и предложенная типизация морфологии ландшафтов позволяют оценить закономерности структуры ландшафтов восточного крыла бореального экотона Русской равнины.
Специализированная региональная эколого-ландшафтная ГИС, созданная для целей геопространственного анализа морфологической структуры ландшафтов.
Подходы к оценке экологического потенциала ландшафтов и зависимости размещения населения от ландшафтной структуры и их экологического потенциала.
Методика и результаты количественной оценки антропогенных нагрузок на ландшафты региона.
Апробация работы
Основные результаты работы докладывались на четырех итоговых научных конференциях Казанского государственного университета (2004-2007); Всероссийской научной конференции, посвященной 200-летию Казанского университета «Современные глобальные и региональные изменения геосистем» (Казань, 2004); VI Республиканской научной конференции «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан» (Казань, 2006); XI международной ландшафтной конференции (Москва, 2006), конференции, посвященной памяти профессора А.В. Ступишина (Казань, 2007).
Публикации
Основные результаты работы содержатся в 12 публикациях. Среди них две публикации в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, в
9 которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук, а также монография «Ландшафты Республики Татарстан» общим объемом 27 п.л.
Структура и объем работы
Общий объем диссертации -174 страницы текста. Она состоит из введения, трех глав и выводов. Включает в себя 32 рисунка, 19 таблиц, библиографический список, состоящий из 124 наименований, а также 1 приложение.
Благодарности
Считаю своим приятным долгом выразить благодарность за помощь, оказанную мне на различных этапах работы, научному руководителю профессору, д.г.н. О.П. Ермолаеву.
Кроме того, благодарю сотрудников кафедры ландшафтной экологии Казанского госуниверситета за помощь и поддержку в проводимых исследованиях.
ГИС как инструментальная система создания пространственных баз данных и решения информационных задач
Геоинформационные системы - это инструментально программно-аппаратные системы, имеющие средства для представления пространственных характеристик данных и создания модели реального мира, включающей пространственную составляющую, а также средства обработки таких данных. При этом пространственное положение может представляться как точными координатами, так и относительным местоположением (например, пространственная информация усредняется в пределах некоторой территориальной единицы — административного района). Кроме того, в каждой модели выделяются элементарные «единицы пространственной информации» (площадные, линейные или точечные), к которой может быть отнесена атрибутивная (описательная) информация. Для моделирования пространственных данных в ГИС используются два основных подхода:
Векторные модели данных, включающие средства представления точечных, линейных и площадных объектов. Такие модели подразделяются в свою очередь на топологические и не топологические модели.
Растровые или сеточные модели данных, в которых информация представлена матрицей значений. В настоящее время в практике используются прямоугольные сетки, в которых значения относят либо к узлам сетки, либо к прямоугольному элементу - ячейке сетки. Например, таким образом, составляются карты рельефа, запасов некоторого ресурса, землепользования. Для представления рельефа применяются и нерегулярные треугольные сетки.
Обычно инструментальные системы (такие, как Maplnfo, ArcView, Arclnfo), предназначенные для работы с пространственными базами данных, включают набор инструментов, применимых для различных предметных областей. Это классические операции аналитической картографии, операции обработки запросов к атрибутивной информации и др. Список операций весьма обширен и меняется от системы к системе. Можно отметить, что он практически всегда включает операции оверлея (наложения слоев), построения буферов, построение запросов с использованием понятия близости объектов.
ГИС может как включать, так и не включать картографические средства формирование запросов, вывода информации в виде карт и картосхем, подготовку картографических произведений, аналитические операции. Довольно часто на базе ГИС создаются не просто информационные системы, а информационно - аналитические и экспертные системы, а также системы, включающие средства моделирования, специфичные для предметных областей. 1.3.3. Методика создания эколого-ландшафтной ГИС
Этапы создания эколого-ландшафтной ГИС включали в себя как традиционные этапы создания ландшафтной карты (полевые исследования, дешифровка данных дистанционного зондирования, камеральная обработка данных) так и новые этапы (оцифровывание бумажных карт, трассировка и создание баз данных).
Работа над созданием данной специализированной ГИС продолжалась в период с 1997 по 2004 гг. (Ермолаев О.П., Игонин М.Е., 2005). В ходе традиционного ландшафтного картографирования привлекались следующие материалы: гипсометрическая карта, схема геоморфологического районирования, карты почв и их гранулометрического состава, растительных формаций, типологического районирования рельефа по комплексу морфометрических показателей с использованием нейронных сетей, ландшафтная карта СССР (1988) и ряд других. Информация о генетическом типе четвертичных отложений была получена по материалам инженерно-геологических съемок ТГРУ. Контроль картографирования осуществлялся в ходе полевых работ в междуречьях Ика и Стярле, Дымки и Кандыза, где проводилась крупномасштабная ландшафтная съемка М1 :50 000 (см. рис. 1.1). Это позволило создать традиционную (бумажную) среднемасштабную ландшафтную карту, на которой отражена морфологическая структура природно-территориальных комплексов в ранге типов местности и сложных урочищ.
В качестве операционно-территориальных единиц (ОТЕ) для создания геопространственной базы данных на исследуемую территорию в основном использовались регулярные растровые сетки с шагом 1 мм на карте (200 м на местности), элементарные речные бассейны 2-3-го порядка и их межбассейновые пространства (1674 басе). Главной ОТЕ анализа с использованием ГИС-технологий являлся геокомплекс в ранге типа местностной ОТЕ анализа с использованием ГИС-технологий являлся геокомплекс в ранге типа местности. Каждый тип местности имеет ряд характерных признаков: код территории, номер, географическую привязку, координаты центроидов, уникальный дентификатор. Все показатели, характеризующие тип местности, привязаны также к ним. Содержание этих показателей и методика сбора рассматривается ниже. Общегеографические электронные слои переведены также в геопространственную базу данных и привязаны к типам местности. Многие показатели были переведены в базу данных с векторной карты с использованием процедуры «оверлея».
В качестве средств ввода информации использовалось несколько программных продуктов: EasyTrace, DigitMap и его утилиты — при вводе пространственных объектов; FoxPro, Excel - цифровых данных. Процесс визуализации обеспечивался пакетом Maplnfo, а пространственное моделирование и прогноз - программами STATGRAF, SURFER, NN (нейронные сети) и др. Основой для создания электронных картографических слоев являлись топографические карты генерального штаба масштаба 1:200000 в проекции Гаусса-Крюгера (координатная система Пулково — 1942 г.). Процесс создания базовых электронных векторных карт схематично можно представить следующим образом. Первоначально на пластике создавалась нужная тематическая карта с указанием привязок координатной сетки. Листы сканировались на сканере HP-ScanJet-IIC в пакете PhotoFinish 3.0. Полученные файлы графического формата загружались в программу EasyTrace (полуавтоматический векторизатор), где создавался соответствующий данной карте и ее масштабу проект, который затем векторизовался. Результатом работы программы был файл формата DXF, содержащий векторную карту. Далее этот файл обрабатывался с помощью редактора векторных карт DIGITMAP и его утилит. В редакторе DIGITMAP создавались площадные объекты, каждому из которых присваивался уникальный идентификатор (номер типа местности, состав почв, местоположение, генетический тип отложений и др. Результатом работы являлись файлы формата MIF, MID - обменного формата системы Maplnfo. Все полученные таким образом электронные картографические слои импортировались в систему Maplnfo и совмещались на единой электронной карте.
Отличия ландшафтной структуры ландшафтных зон Республики Татарстан
Преобладающим типом рельефа на территории РТ является денудационная равнина. В то же время здесь соприкасаются две ландшафтные зоны: бореальная и суббореальная северная семигумидная, что позволяет говорить о некотором экотоне. Границей раздела ландшафтных зон служат такие крупные водные объекты, как реки Волга и Кама.
Несмотря на различие в площади водоразделов, сходной чертой всего региона является преобладание склоновых типов местности. В бореальной ландшафтной зоне площадь, занимаемая средними частями склонов равна 35,5%, а нижними частями склонов - 23,9%. В суббореальной ландшафтной зоне - 37,16% и 24,7% соответственно. Формирование этих участков проходит в режиме постоянного транзита вещества и энергии, здесь ключевым фактором будет являться соотношение притока влаги и тепла. В целом по РТ эти показатели слабо меняются, следовательно, величина, отражающая соотношение данных типов, является показателем, характеризующим равновесие между силами денудации и аккумуляции.
В бореальной зоне нет преобладающих лесных формаций. Общая лесистость составляет 20%. Среди доминирующих - культуры сосны (20,23%), березняки (19,84%). По десять процентов приходится на дубравы, липняки и осинники (см. табл. 1.4).
В суббореальной ландшафтной зоне 25% лесистости приходится на осинники, 20%) - на липняки, 17% - на березняки. Общая лесистость - около 19%.
Структура НТК в ранге ландшафтных зон определяется, прежде всего, взаимодействием различных природных факторов. Изменение температуры, влажности, притока солнечной радиации происходит плавно. Основной причиной дифференциации выступает широтная, долготная и высотная зональности. Резкий градиент изменения факторов вызывается естественными границами (крупной рекой, перепадом высот). Близкое значение таких показателей, характеризующих сложность ландшафта, говорит о сходных природных условий. Форма НТК напоминает древовидную структуру и объясняется принадлежностью данных ПТК к денудационной равнине. Главным фактором, формирующим форму ПТК на исследуемой территории, является склоновая эрозия.
Внутри ландшафтных зон, как и на всей территории, наблюдается закономерное соотношение типов местности (рис. 1.13).
В бореалъной ландшафтной зоне преобладают дерново-подзолистые (29%), светло-серые лесные (43%) и серые лесные почвы (10%). Черноземы и почвы, залегающие при условии избыточного увлажнения, развиты слабо. В пределах бореальной ландшафтной зоны располагающейся в пределах РТ естественная растительность сильно сведена. По распространению таких почв, как светло-серые лесные и серые лесные, можно судить о существовавшей здесь раннее растительности.
Средние части склонов занимают 35% нижние части склонов - 22,9%, водоразделы - 6,5%, поймы - 10% (см. табл. 1.5).
Среди четвертичных отложений присутствуют аллювиальные, элювиально-делювиальные, делювиально-солифлюкционные 19%, 23% и 55%, также присутствует эоловые отложения.
В суббореалъной северной семигумидной ландшафтной зоне преобладают черноземы выщелоченные (28%) и серые лесные почвы (10%). Средние части склонов занимают 37,1%, нижние части склонов - 24%, водоразделы 3,54%, поймы - 8%.
Среди четвертичных отложений преобладают аллювиальные, элювиально-делювиальные, делювиально-солифлюкционные 17%, 39% и 40%.
Доминирование средних частей склонов среди ландшафтов характерно для всей РТ. Данные морфогенетические группы рельефа являются участками транзита масс-энергий всего ландшафта.
В целом можно говорить о преобладании склоновых участков как в бореальной, ландшафтной зоне так и в субборельной. Хотя в суббборельной ландшафтной зоне протяженность склоновых типов местности несколько больше, чем в бореальной. Также можно отметить и меньшую долю водоразделов. Данное соотношение объясняется большим перепадом высот в пределах Бугульмино-Белебеевской возвышенности, располагающейся в субборельной ландшафтной зоне.
В бореальной ландшафтной зоне площадь, занимаемая водоразделами, в 2 раза превышает площадь водоразделов суббореальной зоны. Наиболее вероятной причиной такого отличия является перепад высот, определившей генезис данных ПТК. В бореальной ландшафтной зоне перепад высот в целом незначителен, форма контуров водораздельных пространств округлая или вытянутая. В суббореальной зоне форма контуров вытянутая и суженная
Большое количество рек, значительные перепады высот на юго-востоке РТ, создают неповторимый ландшафтный рисунок, строение которого меняется при переходе от одной ландшафтной зоны к другой.
Интегральная оценка экологического потенциала Республики Татарстан
С точки зрения экологического потенциала наиболее комфортными являются территории Предкамья, Восточного Закамья и севера Предволжья (рис. 2.25), характеризующиеся комфортным эколого-климатическим потенциалом, водообеспеченностью 5,1 — 5,5 л/с км , удаленностью от водного объекта менее 1 км, глубиной расчленения рельефа 104-152 м. Зона низкого экологического потенциала соответствует югу Предволжья, Западному, Юго-Восточному Закамью. На снижение потенциала этих территорий повлияла низкая увлажненность, высокая расчлененность рельефа.
Можно отметить, что значительная часть населенных пунктов находится как в зонах с высоким потенциалом, так и в зонах с низким потенциалом (см. рис. 2.26).
Однако наиболее крупные и промышленно развитые города (Казань, Нижнекамск, Елабуга, Зеленодольск) находятся в областях с наиболее
Можно отметить еще одну закономерность: экологический потенциал неравномерно распределен по РТ. Наиболее высокие значения наблюдаются на севере, а юг характеризуется низким потенциалом, что не очевидно. Казалось бы, при движении с севера на юг происходит увеличение температуры, а следовательно, и комфортности, но проведенный анализ по комплексу показателей показывает прямо противоположное.
Наиболее комфортными областями являются участки, расположенные вдоль рек, с благоприятными температурами, низкой расчлененностью рельефа и высокой водообеспеченностью.
2.6. Размещение населения Татарстана и экологический потенциал
ландшафта
Анализ ландшафтных условий расселения населения Республики Татарстан показал, что, несмотря на динамизм демографических процессов, межрегиональные миграции, отток сельского населения в города и т. д., существует устойчивая зависимость размещения населения от ландшафтной дифференциации территории. Так, долинный тип местности, включающий поверхность речных террас (высокие 3-я и 4-я террасы малых рек, низкие 1-я и 2-я террасы малых рек, 4-я терраса крупных рек, 3-я терраса крупных рек, склоны террас крупных рек) и пойму рек, характеризуется наивысшей плотностью населения (рис. 2.27). Плотность населения на склонах террас крупных рек достигает 1,44 тыс.чел./км". Водораздельные и склоновые типы местностей характеризуются низкой плотностью населения до 0,16 тыс.чел./км
Существует статистически значимая связь между плотностью населения (как городского, так и сельского) и типами местности. Оценка данной зависимости была проведена с помощью одно факторного дисперсионного анализа, заключающегося в сравнении внутригрупповых и межгрупповых дисперсий совокупности величин показателей. В ходе анализа
Рис. 2.27. Плотность населения РТ по типам местности межгрупповая дисперсия оказалась больше внутригруп повой, что явилось подтверждением выдвинутой гипотезы о наличии статистически значимой связи между показателем - плотностью населения, и фактором - типом местности (табл. 2.15).
Высокая плотность населения по типам местностей обуславливается расположением в пределах их границ населенных пунктов, являющихся административными центрами - городами республиканского подчинения с численностью населения, превышающей 30 тыс. человек: г. Казань (1106,9 тыс.чел.), г.Набережные Челны (512,3 тыс.чел.), г.Нижнекамск (226,6 тыс.чел.), г.Альметьевск (142,4 тыс.чел.), г.Зеленодольск (100 тыс.чел.), г.Бугульма (92,4 тыс.чел.), г.Елабуга (69,1 тыс.чел), г.Лениногорск (65,4 тыс.чел), г.Чистополь (62,5 тыс.чел), г.Заинск (42,1 тыс.чел), г.Азнакаево (35,2 тыс.чел), г.Нурлат (32,4 тыс.чел). Доля городского населения РТ составляет 74%, и, хотя в отдельных типах местности эти показатели сильно колеблются, в большинстве городское население значительно преобладает над сельским. Поэтому контрастность в общей плотности населения определяется преимущественно характером размещения городского населения. Таким образом, лишь 2% ландшафтов соответствует плотность населения, достигающая 0,8 - 68,2 тыс. чел./кв , а большей части ландшафтов - низкая плотность населения - до 800 чел./кв (рис. 2.28).
Пространственный анализ уровня антропогенной нагрузки на ландшафты
Территория республики неоднократно служила объектом геоэкологического анализа (A.M. Трофимов, 2002; A.M. Трофимов, В.А. Рубцов, 2003). Но в большинстве региональных геоэкологических оценок по вполне понятным причинам используются в качестве ОТЕ административные районы (в РТ их 43 единицы). Созданная же нами эколого-ландшафтная ГИС позволяет оперировать 11949 ОТЕ. Учитывая большое количество полученных геокомплексов, произведенная оценка впервые дает хорошую пространственную дифференциацию существующих антропогенных нагрузок на ландшафты данной территории.
Самые значительные площадные антропогенные нагрузки на ландшафты в первую очередь обусловлены интенсивным и продолжительным сельскохозяйственным освоением земель. Так, по материалам, приведенным в «Научном путеводителе по Казани и окрестностям» (1990), содержатся сведения о времени и масштабах такого воздействия. Природные ландшафты территории были подвержены воздействию человека еще с древнейших времен. Первые люди появились здесь более 100 тысяч лет назад, в эпоху раннего палеолита (стоянка у села Бессоново Тетюшского района), а в верхнем палеолите берега Волги и ее притоков уже достаточно прочно осваиваются человеком, о чем свидетельствуют довольно многочисленные верхнепалеолитические стоянки в долинах рек (у Тетюш, Булгар, Сюкеево) (Халиков, 1973). Воздействие человека на природу в тот период было еще очень незначительным. Оно возрастает в мезолите и бронзовом веке в связи с увеличением численности населения и совершенствованием орудий труда. Остатки мезолитических стоянок обнаружены на Волге и Свияге, а от эпохи неолита на территории Татарии сохранилось более сотни поселений, найденных на Волге, Каме, Казанке и в других местах. В эпоху бронзы происходит не только широкое заселение территории местными и пришлыми племенами, но меняются и занятия населения: основными отраслями хозяйства становятся скотоводство и мотыжное земледелие, особенно у племен, обитавших на плодородных почвах пойменной и надпойменных террас долины Волги и ее притоков. Влияние человека на почвенно-растительный покров территории заметно возрастает, нарушается не только естественная растительность, но и почва вовлекается в сферу деятельности человека. Еще более усиливается воздействие человека на окружающую природу в новый период, начиная с эпохи железа. Под посевы культурных растений начинают осваиваться не только открытые пространства, но и площади лесных массивов, земледелие от мотыжного переходит к подсечно-огневому. Появление сохи и плуга привело к значительному расширению площади пашни. Агроландшафты появляются не только в лесостепной, но и в лесной зонах.
Существенное воздействие на природу края оказало население Волжско-Камской Булгарии, просуществовавшей около 500 лет. Основными занятиями населения были земледелие и скотоводство. Имея довольно высокоразвитое земледелие и производя много хлеба не только для себя, но и для торговли с соседними народами, булгары обрабатывали огромные пространства и освоили почти все земли Среднего Поволжья с черноземными почвами и даже часть земель с менее плодородными почвами лесной зоны (в южном Предкамье до реки Казанки). В этот период была уничтожена естественная растительность и распаханы земли на большей части рассматриваемой территории, густо заселенной волжскими булгарами. Природные ландшафты сменились агроландшафтами, в основном полевыми и пастбищно-луговыми. После распада болгарского государства наступил период длительного запустения территории и восстановления растительного покрова.
Новое, еще более интенсивное воздействие человека на ландшафты связано с началом русской колонизации. Быстрый рост населения и развитие хозяйства требуют освоения все более обширных площадей. Распахиваются почти все открытые пространства, и начинается усиленная вырубка лесов. По мере продвижения русской колонизации с запада на восток заметно сокращаются площади лесов вначале на правом берегу Волги (в Предволжье), а затем и на левом (в Предкамье и Закамье). Но все же в XIII в. плотность населения здесь была еще невелика, поэтому сохранились не только обширные лесные массивы, но и отдельные участки целинных степей. В XVIII в. происходило массовое заселение Предволжья и Заволжья, а доля земель, превращенных в пашни, сильно увеличилась во всех районах. Сведения о размерах пахотных земель приводятся в экономических примечаниях к Генеральному межеванию, которое было проведено в Казанской губернии. Согласно этим данным на рубеже XVIII - XIX столетий на правом берегу Волги, в более густонаселенном Предволжье, пашни и приусадебные земли занимали около половины общей площади земель (в Свияжском уезде — 52,6%; в Тетюшском - 49,6%), несколько меньше - по левобережью (в Лаишевском уезде - 29,1%). Площади лесов в конце XVIII -начале XIX столетия были еще достаточно обширны, несмотря на значительные вырубки в течение длительного времени. Об этом свидетельствуют и данные экономических примечаний, и историческая карта лесов Татарии (1800), составленная по крупномасштабным планам генерального межевания (Бойко, 1976). На левом берегу Волги, на высоких волжских террасах, леса еще сохранились в виде огромных сплошных массивов и к западу, и к югу от Казани, вообще же в Предкамье они занимали более половины всей территории. В правобережье, в ранее всего освоенном и заселенном Предволжье Татарстана, уже в то время леса занимали лишь около трети территории, т.к. большая часть их была вырублена здесь еще в XVIII-XVIII вв., на первом этапе бурного освоения территории и массового заселения края русскими. Леса вырубались в связи с расширением посевных площадей, на строительство, дрова, нужды деревообрабатывающих кустарных промыслов и винокуренных заводов, производство поташа. На древесном топливе работали фабрики, заводы, железные дороги, и все это вело к непомерным вырубкам лесов не только в лесных, но и в значительно уже обезлесенных южных лесостепных районах территории. По данным исторической карты лесов Татарстана 1870 г., составленной по одноверстной военно-топографической карте Казанской губернии Ф.Ф. Бойко, лесистость северной части Приволжской возвышенности сократилась вдвое и достигла уровня 14,9%о, а на всей остальной территории уменьшилась в 1,5 раза. Подавляющая часть земельных угодий была превращена в пашни, доля которых непрерывно возрастала в течение всего XIX столетия и последующих десятилетий XX в. Так, по данным поземельной статистики за 1887 г. (Главнейшие данные..., 1894), уже в то время пашня занимала до трех четвертей площади Предволжья (Свияжский уезд - 64%, Тетюшский -75,9%) и около 60 % площади Западного Предкамья - Лаишевский уезд -57,6%; Казанский - 63,8%). Особенно интенсивное истребление лесов происходило в первой половине XIX столетия, в дальнейшем темпы вырубки несколько снизились.
