Главная – Журналы – Поиск по журналам

Изложена рабочая концепция геосистемного мониторинга лесных экосистем в условиях современного глобального потепления. Намечается проведение полного цикла мониторинга в его классической триаде Израэля-Герасимова: «наблюдение (оценка состояния) - контроль (прогноз) - управление (адаптация, обратная связь, регуляция)». Программа научного поиска содержит разработку эмпирико-статистических моделей состояния лесных экосистем в прошлом, настоящем и будущем с раскрытием механизмов прямых и обратных связей леса с климатом. Модели должны описать пространственное многообразие локального и регионального откликов лесного покрова на климатические сигналы, а также закономерности регуляции углеродного цикла лесными биогеосистемами. Согласно Парижскому Соглашению (2015) по изменению климата, намечается решение двуединой задачи «адсорбции-адаптации»: количественно оценить экологические ресурсы бореальных и неморальных лесов в смягчении («митигации») современного потепления и рассчитать параметры устойчивости лесов к меняющемуся климату как меры их адаптационного потенциала. В плане решения этой задачи предложен рабочий алгоритм геосистемного мониторинга лесов, в котором описана последовательная смена стадий наблюдения, прогноза и регуляции, с выявлением эффектов митигации и адаптации по углеродным балансам лесных экосистем. Рабочим инструментом анализа служит скользящая (маятниковая) операционная система, где наблюдение и прогноз повторяются неоднократно, а базовые ландшафтно-экологические связи рассматриваются в качестве механизмов метаболической реакции лесных сообществ на изменения климата. Представленная программа описывает один из путей решения главной научно-практической задачи мониторинга - установления экологического потенциала лесных экосистем в данных зонально-региональных условиях для перехода к адаптивному лесному хозяйству.

Показано увеличение концентраций загрязняющих веществ в зонах сброса сточных вод в прибрежных водах оз. Байкал и его притоках, заметно превышающее фоновые показатели. Отмечено присутствие в этих зонах очагов массового развития зеленой нитчатой водоросли, что может служить признаком локального эвтрофирования. Проанализированы параметры работы четырех канализационных очистных сооружений, расположенных в центральной экологической зоне Байкальской природной территории (ЦЭЗ БПТ). На всех исследованных предприятиях отмечаются стабильные нарушения установленных нормативов, в ряде случаев предельно допустимые концентрации превышены в сотни раз. При этом нормативные требования, установленные для сточных вод в ЦЭЗ БПТ, являются беспрецедентно строгими и не имеют аналогов в мире. Для их выполнения по ряду показателей требуется достижение эффективности очистки, превышающей 98-99 %. Наилучшие доступные технологии позволяют достигать эффективности по этим показателям в пределах 85-97 %, а канализационные очистные сооружения в ЦЭЗ БПТ оперируют устаревшими технологиями, не предусматривающими извлечение биогенных соединений из состава сточных вод. С момента введения региональных нормативов рассмотренные предприятия не приблизились к их выполнению, поскольку практически не подвергались модернизации. Предлагается корректировка этих нормативов до уровня значений, соответствующих реально достижимым при использовании наилучших доступных технологий с учетом экономических возможностей региона. Утверждению скорректированных нормативов должно предшествовать реальное тестирование этих технологий на байкальских канализационных очистных сооружениях.

Анализ и обобщение многолетних экспериментальных данных позволили сформулировать важные теоретические и практические выводы. Выявлен генезис процесса формирования стока и дано его теоретическое обоснование. Открыта закономерность, которая заключается в том, что существенное влияние на весенний склоновый сток оказывают только три природных фактора: снегозапасы, промерзание и степень увлажнения почвы. При их некоторых (лимитирующих) уровнях (глубина промерзания меньше 50 см, запасы влаги в слое почвы 0-50 см меньше 70-120 мм по зонам и снегозапасы меньше объема свободных пор в слое почвы 0-30 см) сток не образуется. Если же показатели уровней каждого из этих факторов выше лимитирующих, то сток обязательно формируется и величина (слой) его от глубины промерзания не зависит, так как впитывание происходит только в слое от 3 до 30 см (колеблется по зонам и годам), потому что в нем образуется водонепроницаемый ледяной экран, ниже которого снеговая вода не поступает. Объем стока зависит от свободной порозности в этом слое почвы и снегозапасов, а она, в свою очередь, - от степени увлажнения почвы. Величина стока при глубоком промерзании почвы коррелирует с ее влажностью и снегозапасами перед снеготаянием. Эти факторы являются основными при формировании условий стокообразования. Главную роль при этом играет влажность почвы, а снегозапасы - пассивную. Величина стока зависит от снегозапасов, но они непосредственно не воздействуют на водопоглощение, т. е. часть снеговой воды после заполнения свободных пор стекает, и чем ее больше в снеге, тем больше сток. Знание генезиса взаимодействия талой воды с мерзлой почвой позволяет подойти к прогнозированию склонового стока талых вод на генетической основе.

Представлен обзор туристско-рекреационного потенциала долины р. Катуни и ее левого берега на всех ее участках: верхнем, среднем и нижнем. Рассмотрены работы авторов и исследователей, осветивших подобные вопросы по другим регионам страны, и ученых, поднимающих смежные вопросы туристской сферы, рекреационного потенциала, организации туристского пространства, а также построения сетей маршрутов и туристских троп, в том числе экологических. При работе использованы специализированные программные средства, благодаря которым были применены методы картографирования исследуемых территорий с последующим использованием метода моделирования, позволивших в полной мере отразить ресурсный туристско-рекреационный потенциал левобережья Катуни и обосновать особенности проектирования туристских маршрутов. Рассмотрены особенности развития туристской сферы не только в долине р. Катуни. При этом описан факт труднодоступности отдельных мест Горного Алтая, связанный с отдаленностью верхнего и среднего участков долины реки от главных автомобильных трасс и территорий, представляющих собой более высокую ценность для туристского потока в течение года. Использованное в исследовании программное обеспечение позволило отобразить основные объекты туристского интереса левого берега Катуни, а также смоделировать отдельные съемочные ситуации при отображении троп, маршрутов и их достопримечательностей, а также сетей маршрутов, где могут быть успешно осуществлено дальнейшее развитие туристско-рекреационной и экскурсионной сферы Республики Алтай и Алтайского края, в границах которых находится исследованная крупнейшая транзитная транспортная водная артерия - река Катунь.

Рассмотрена специфика формирования дождевых паводков в речных бассейнах горной территории. Изучены особенности формирования опасных гидрологических событий, таких как наводнения и сели. На основе данных высокодетального мониторинга параметров речного стока и атмосферных осадков с использованием современных приборных комплексов выполнен анализ характеристик дождевых паводков на реках Восточного Саяна. Измерения уровня воды производились с периодичностью 1 раз в 15/30 мин, осадков - 1 раз в час. Дана характеристика паводков за паводочной сезон 2022 г. на восьми реках с определением сроков прохождения, продолжительности, высоты подъема уровня и его амплитуды, скорости подъема и спада и др., а также паводков на реках Белой и Кынгарге с 2019 по 2022 г., экстремальных паводков, которые могут стать причиной наводнений с оценкой паводкообразующих осадков. Установлено, что всего за паводочный сезон на реках проходило до 10 дождевых паводков разной величины. Прослеживается синхронность в прохождении высоких паводков на левых притоках р. Ангары. Чаще всего максимальные в году паводки происходили в июле. Продолжительность подъема паводка в среднем в 2-3 раза меньше, чем спада, а средняя скорость подъема уровня в три раза выше, чем скорость спада. Продолжительность стояния наивысших уровней во время паводков измеряется несколькими часами. Для небольших паводков, происходящих в середине лета, она составляет 15-30 мин и равна заданному шагу измерений на постах. Паводкообразующие осадки при экстремальных паводках могут быть продолжительными и повсеместными или интенсивными и кратковременными. Общее количество выпавших осадков до пика паводка изменялось от 31,4 до 122,6 мм, средняя интенсивность осадков - от 0,10 до 1,95 мм/ч.

Государственный природный биосферный заповедник «Ханкайский», расположенный на восточном, южном и западном берегах оз. Ханка, включает в себя пять отдельных кластеров (участков). Начиная с 2007 г. фиксируется экстремальный подъем уровня воды в озере, достигший исторического максимума в 2016 г. Приводятся результаты исследования изменений соотношения основных категорий среды обитания видов флоры и фауны на территории Ханкайского заповедника в 2017 и 2020 гг., после подъема уровня воды, по сравнению с 1990 г., когда был основан заповедник. Были сформированы геоинформационные слои, отображающие распределение категорий сред обитания и их площадные характеристики для каждого временного среза. В качестве основного источника информации использованы спектрозональные данные дистанционного зондирования Земли за соответствующие периоды. Установлено, что по состоянию на 2020 г. водные объекты занимали 42 % от всей площади заповедных территорий, из которых 33 % приходилось на долю оз. Ханка, что в 4-5 раз больше, чем в 1990 г. Болота и луга в целом покрывали около 57 % (с преобладанием болот); лесные участки были приурочены к холмистой местности и, как и ранее, занимали менее 1 % территории. Выявлено, что наземная часть Соснового, Мельгуновского и Речного кластеров была практически полностью покрыта водой; в кластерах Журавлиный и Чертово болото были затоплены обширные территории. По берегам оз. Ханка зафиксирована гибель растений, в том числе кустарников и деревьев. Отмечено разнонаправленное влияние изменений гнездопригодных местообитаний на численность птиц.

На основе методики, разработанной Н.И. Алексеевским для оценки транспорта влекомых наносов по перемещению пяти типов донных гряд в период половодья и межени, выполнены расчеты стока влекомых наносов для замыкающих створов 60 рек, впадающих в Тихий океан, Берингово и Охотское моря на территории Камчатского края. Для 398 не изученных в гидрологическом отношении бассейнов сток влекомых наносов оценен по зависимости его модуля от площади водосбора. Определение модуля стока влекомых наносов для изученных рек показывает, что наибольшие значения величины характерны для рек с относительно небольшой площадью водосбора, часто имеющих горный или полугорный тип русла с галечно-валунным составом русловых отложений. Величина модуля стока влекомых наносов заметно снижается с ростом площади водосбора и с переходом от горных/полугорных к равнинным участкам рек. Установлено, что суммарный среднемноголетний сток влекомых наносов составляет около 18 млн т в год, что в 1,5 раза превышает сток взвешенных наносов. Установлено, что для бассейна р. Камчатки сток влекомых наносов выше для ее восточных притоков, дренирующих районы развития активного вулканизма. Исследование изменчивости стока влекомых наносов по длине р. Камчатки от истока к устью демонстрирует снижение его доли в суммарном стоке наносов при соответствующем переходе от горного к полугорному и равнинному типам русел. Показано, что для ряда горных рек, характеризующихся галечным и галечно-валунным составом отложений, доля влекомого материала в суммарном стоке наносов может приближаться к 100 %. Она снижается до 40-70 % в реках полугорного типа. Своих минимальных значений доля влекомых наносов в суммарном стоке достигает в больших равнинных реках и составляет 13-20 %.

Освещены проблемы инвентаризации, оценки и мониторинга биоразнообразия на основе картографирования как развивающегося самостоятельного направления исследований, позволяющего проводить пространственный анализ биоты с использованием широкого спектра тематических карт. Рассмотрены примеры выявления разнообразия биоты, которое проводится с помощью картографического метода на четырех основных уровнях: видовое богатство конкретных (локальных) флор, фитоценотическое (видовое богатство и разнообразие сообществ растительных формаций), определенных природных комплексов (ландшафтное биоразнообразие) и экосистемное разнообразие. Дан краткий экскурс в историю формирования теоретико-методических принципов картографирования биоразнообразия, в результате которого к настоящему времени подготовлены сотни карт, отражающих разнообразие организмов на основе разных подходов и методических разработок. К ним относятся карты флористического и фаунистического разнообразия мира (схемы изолиний, связывающих точки с одинаковыми количественными показателями оценки уровней флористического и фаунистического видового богатства в пересчете на определенную площадь); карты на сеточной (растровой) основе (использование ячеек определенной площади с отметками присутствия-отсутствия вида или комплекса видов в каждой из ячеек); карты, составленные на основе моделирования числа таксонов в зависимости от условий среды (метод моделирования по экологическим параметрам); карты фитоценотического разнообразия. Показаны примеры успешного применения данных дистанционного зондирования Земли, прежде всего космических снимков, для создания и использования разномасштабных карт, что открывает новые возможности в исследовании биоразнообразия. Представлен эколого-географический подход к выявлению и оценке биоразнообразия, перспективы которого связаны с его изучением в естественных границах подразделений биотического покрова разного уровня на основе экологических единиц подразделений биосферы - региональных биомов. Особое значение такой подход приобретает при исследовании фундаментальных проблем географии биоразнообразия горных территорий.

Исследован опыт применения природоохранной риторики в политическом и экономическом дискурсе 1920-х гг., когда Советская Россия была вынуждена прибегнуть к передаче национальных сырьевых ресурсов в концессию иностранным предпринимателям. В частности, иностранцы получили право эксплуатации северных лесов, промысла рыбы и морского зверя в Северном Ледовитом океане. Источниками для исследования послужили разноплановые исторические материалы - как опубликованные, так и различная деловая переписка советских политических и хозяйственных органов. Анализ всей совокупности источников позволяет реконструировать одну из ранних страниц отечественной экологической науки на примере защиты природных богатств страны, что первоначально являлось ответами на различные вызовы эпохи. Так, выявлено, что до революции 1917 г. вопросы природоохраны имели влияние на политические решения и на настроения общества как одна из форм борьбы с экономическими конкурентами из-за рубежа. В 1920-е гг. доводы защиты природных ресурсов стали широко использоваться властями северных губерний европейской России, стремившимися сохранить традиционные промыслы за местным населением. Позднее, с целью закрытия иностранных концессий, которые оказались не способными достигнуть ожидаемых от них результатов, вопросы неэффективного и даже хищнического использования природных ресурсов стали подниматься центральной властью. Для обоснования этих претензий привлекались специалисты в различных областях науки и практики использования природных ресурсов, и это дало толчок для развития экологической науки. Кроме того, деятельность концессионеров подвергалась советскими хозяйственниками конструктивной критике, что позволило определить пути, по которым впоследствии национальная сырьевая экономика стала развиваться самостоятельно.

Крупнейший на нашей планете ледниковый антарктический щит оказывает значительное влияние на формирование и изменчивость климата, систему циркуляции океанических вод, биоразнообразие, а также на поверхностные и подледниковые озера этого региона. Возникновение водной толщи объектов гидрологии суши Антарктиды обычно связывается с процессами таяния снега и льда. В случае подледниковых озер этот процесс происходит на ложе ледника под влиянием термоизоляции геотермального потока большой толщей льда, энергии сил трения при движении ледника по коренным породам и больших величин давления, что позволяет скапливаться талой воде в углублениях подледникового рельефа. Однако в случае озера Восток генезис его водного тела связан с аккумуляцией атмосферных осадков и стоком древних рек, существовавших на этом континенте во время его нахождения в умеренном климатическом поясе до эпохи его оледенения, т. е. до начала формирования единого континентального ледникового покрова. Авторы статьи выделяют послойное строение ледника над озером Восток, объясняя генезис всех слоев различными этапами оледенения шестого континента. Анализ геологических, геофизических, гляциологических и биологических исследований в районе расположения котловины озера Восток убедительно доказывает, что водное тело этого подледникового озера существовало на поверхности до начала многолетнего оледенения Антарктиды, а ледник имеет лишь роль покрова, изолирующего водное тело. Этот же вывод подтверждается результатами численного моделирования процессов замерзания/таяния ледника, которые доказывают, что водная толща озера никогда не могла промерзнуть до дна вследствие намерзания воды на нижней поверхности ледника. Таким образом, водное тело и донные отложения озера Восток являются более древними природными объектами, чем антарктический ледниковый щит.