AN ASSESSMENT OF DISTURBANCE EFFECTS ON PLANT COVER OF NUMTO NATURAL PARK (KHANTY-MANSIYSK AUTONOMOUS OKRUG - UGRA)

Full Text

Введение Природный парк «Нумто», расположенный в Ханты-Мансийском автономном округе, был со-здан в 1997 г. с целью сохранения уникальных природных комплексов Сибирских Увалов, имеющих экологическое, историческое и этнографическое значение, а также для защиты мест проживания и хозяйственной деятельности малочисленных народов Севера. Удаленность от основных транспортных путей во многом способствовала хорошей сохранности традиционных форм хозяйственной деятель-ности, языка и культуры проживающих здесь представителей малочисленных народов Севера (ненцев и ханты). В 1999 г. ПАО «Сургутнефтегаз» получило лицензию на геологическое изучение и оценку запасов, а в 2004 г. оценочная лицензия была заменена лицензией на добычу нефти. Осуществление недропользования потребовало изменения зонирования парка, что привлекло внимание широких слоев общественности, обеспокоенной возможными негативными последствиями. Развернутая «Greenpeace» кампания в средствах массовой информации собрала 35 000 подписей против измене-ния зонирования парка «Нумто» и продолжения нефтедобычи [26]. Обсуждение природопользования проводилось на публичных слушаниях, в результате чего был принят компромиссный вариант, до-пускающий добычу нефти, но сохраняющий в неприкосновенности участки, наиболее важные для традиционного природопользования. Этот вариант зонирования был одобрен федеральным Мини-стерством природных ресурсов в 2016 г. Ситуация, при которой на особо охраняемой природной территории проводится добыча нефти, требует постоянного контроля за состоянием экосистем. Целью представленной работы является оценка состояния растительного покрова парка, проведенная авторами в 2018-2019 гг. Район исследований Парк «Нумто» расположен на севере ХМАО - Югры, практически в самом центре Западно-Сибирской равнины. Его площадь составляет 5,6 тыс. км2. Участки распределенного фонда недр за-нимают 87% территории парка (рис. 1), однако добыча нефти в настоящее время проводится только в его южной части. Рис. 1. Расположение природного парка «Нумто» По схеме геоботанического районирования [16] территория парка располагается в центральной части северотаежной подзоны. Из-за слабого дренирования лесные экосистемы не имеют здесь широ-кого распространения и занимают 23% площади. Доминирующим типом экосистем являются болота. Территория Парка лежит на разделе двух крупных болотных зон - бугристых болот (мерзлых) и оли-готрофных сфагновых болот (немерзлых) [2]. Леса, среди которых преобладают сосняки лишайнико-вые, приурочены к дренированным участкам: возвышениям Сибирских Увалов, приречным террасам р. Казым и ее притоков. Многолетнемерзлые породы с температурой, близкой к 0°С, встречаются от-дельными участками под бугристыми торфяниками. Широкое распространение многолетнемерзлых пород делает ландшафты парка уязвимыми к современным процессам потепления климата. Более по-дробное описание природных условий парка «Нумто» приведено в монографиях [3; 15]. В ходе полевых работ были уточнены типы техногенных нарушений, проведены учеты флори-стического разнообразия. На площадках разведочного бурения осуществлено описание восстанови-тельных смен растительности. В результате исследований флоры подсчитан индекс синантропизации (доля синантропных видов по отношению к общему числу видов флоры). В типичных биотопах Пар-ка на водоразделе р. Казым и оз. Нумто отобран керновый материал для длительных древесно-кольцевых хронологий (ДКХ), по которому проведена оценка изменения экологических условий и частоты возникновения природных пожаров [24; 18; 19]. Использована стандартизация рядов шири-ны годичных колец методом двойного экспоненциального сплайна (по ходу роста и обратно) [5] с последующим проявлением природных циклов, управляющих состоянием экосистем парка, методом линейных фильтров [20]. Оценка параметров проявленных циклов проведена методами автокорреля-ции и спектрального анализа Фурье [24]. Материалы и методы Изучение нарушений экосистем на территории парка «Нумто» проведено с применением дан-ных дистанционного зондирования (ДДЗ) - космоснимков высокого и сверхвысокого разрешения. Для оценки динамики нарушенности проведено дешифрирование снимков 2011 г. (начальный этап освоения) и 2018 г. (современный этап). В 2018 г. использованы спутниковые изображения Sentinel-2 с разрешением 20 м в мультиспектральном диапазоне, находящиеся в открытом доступе на сайте гео-логической службы США. На снимках выделяли промышленные объекты: разведочные скважины, кустовые площадки, дожимные насосные станции, гидрокарьеры и прилегающие к ним водоемы, ав-тодороги, коридоры ЛЭП и трубопроводов. Для площадных объектов была подсчитана занимаемая площадь, для линейных - протяженность, подсчитан процент занимаемой площади от общей площа-ди лицензионного участка, проведено сопоставление результатов 2011 и 2018 гг. Результаты и обсуждение Динамика флоры и растительности. К настоящему времени флористические исследования на территории парка «Нумто» выявили 265 видов высших сосудистых растений из 58 семейств [3; 4]. Промышленное освоение нефтяных месторождений в южной части Парка и активное развитие транспортной инфраструктуры привели к появлению здесь более 60 новых для Парка адвентивных видов растений, распространяющихся по нарушенным местообитаниям - насыпям и канавам вдоль автодорог, территории вахтовых поселков, отсыпкам буровых площадок и т. п. В ходе исследований 2011-2018 гг. отмечены новые местонахождения для ряда заносных видов - тимофеевки луговой (Phleum pratense L.), ячменя гривастого (Hordeum jubatum L.), щавеля курчавого (Rumex crispus L.), донника белого (Melilotus albus Medik), костреца безостого (Bromopsis inermis (Leyss.) Holub), лисо-хвоста лугового (Alopecurus pratensis L.), тростника южного (Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud.) и целого ряда других видов. В 2018 г. на зарастающих площадках разведочного бурения отмечено 2 новых для Парка вида, не отмечавшиеся ранее - ива пятитычинковая (Salix pentandra L.) и горец ше-роховатый (Persicaria scabra (Moench.) Mold.), а также второе для территории Парка местонахождение редкого вида - гроздовника многораздельного (Botrychium multiphidum (S.G. Gmel.) Rupr.), занесен-ного в приложение к Красной книге Ханты-Мансийского автономного округа - Югры (2013). Таким образом, индекс синантропизации флоры парка «Нумто» за последние 15 лет возрос с 7,4 до 26,4%, что напрямую связано с созданием транспортной инфраструктуры, увеличением степени доступности территории и сопоставимо с показателями других особо охраняемых природных территорий Ураль-ского региона: Висимский заповедник - 19,7%, национальный парк «Таганай» - 24,1%, Ильменский заповедник - 24,3% [4; 11; 14]. Важным фактором природной динамики являются лесные пожары. Происходили они преиму-щественно в западной части Парка, в устье р. Ай-Курьех при впадении ее в р. Казым, на значитель-ном удалении от промышленных объектов и поселений коренных жителей, что позволяет сделать вывод о природном происхождении. Анализ космоснимков позволил установить, что пожары воз-никли и продолжались почти весь летний период 2013 г. Наиболее пострадали от пожаров лишайни-ковые сосняки. Одним из проявлений устойчивости экосистем является восстановление растительного покрова на участках нарушений. Нами было проведено обследование 6 площадок разведочных скважин, про-буренных в различные периоды - от конца 1980-х гг. до середины 2010-х гг., на 4 из которых прово-дилась биологическая рекультивация. Наблюдения показали, что скорость и характер восстановления растительного покрова определяются степенью увлажнения субстрата, гранулометрическим составом почв и типом прилегающей к площадке растительности. На площадках разведочного бурения 1980-х гг., расположенных в сосновом лесу, к настоящему времени сформировался сомкнутый покров из подроста сосны высотой до 3 м, степень проективного покрытия травяно-кустарничкового и мохового ярусов достигает 70-90%. На площадке бурения 1990-х гг. восстановление выражено слабее. Здесь на песчаном субстрате сформировались разреженные группировки из иван-чая, подроста березы и сосны высотой до 1 м (рис. 2). На современных площадках бурения проводится биологическая рекультивация путем внесения измельченного торфа и высадки черенков ивы и саженцев сосны. При относительно близком уровне грунтовых вод степень приживаемости саженцев до 50% и более. Травяно-моховый ярус формирует-ся, преимущественно, в понижениях микрорельефа с более высоким уровнем увлажнения. На высо-ких песчаных насыпях и расчистках, где уровень грунтовых вод находится глубоко от поверхности, эффективность биологической рекультивации практически нулевая, саженцы приживаются только у основания насыпей, относительно хорошо увлажненных. а) б) Рис. 2. Восстановление растительности на площадках разведочного бурения: а) Площадка разведочного бурения 1990-х гг. (20 лет после прекращения воздействия); б) Площадка разведочного бурения 2010-х гг. с саженцами ивы Таким образом, скорость восстановления растительного покрова замедленная, что связано с ма-лой гумусностью песчаных почв, слабым увлажнением и низким запасом элементов минерального питания растений. Дендрохронологическая индикация природных условий. Исследование ДКХ показало, что пожа-ры регулярно возникают на территории Парка. К примеру, ширина годичных колец сосны возрастом 386 лет, произрастающей на берегу р. Казым, испытывала значительные колебания в силу как при-родно-климатических факторов, так и низовых пожаров. Частота пожаров была в целом невелика (1670, 1727, 1826, 1863, 1888, 1914 гг.), после них в течение ряда лет прирост выживших деревьев сосны существенно увеличивался. Увеличение прироста в начале XX столетия также, очевидно, свя-зано с последствиями низовых пожаров. С 1930-х гг. по настоящее время отмечается выраженный тренд уменьшения прироста на фоне его мелких флуктуаций, зримого увеличения прироста, обычно фиксируемого в этот период в силу известного потепления климата, не наблюдается. Большинство аномально узких колец связано с неблагоприятными условиями вегетационного периода (1818, 1882 и другие годы). В настоящее время ДКХ свидетельствуют о естественном спаде прироста сосны на территории Парка, что определяет в целом низкую биопродуктивность сосновых древостоев и усыха-ние старых деревьев [8; 9; 13]. Анализ ДКХ сосны с тест-полигона коренного берега р. Казым показал наличие в ней целого ряда статистически достоверных циклов разной протяженности (4; 7; 11; 19; 34; 47; 55; 77 лет, а так-же цикл около 200 лет). Циклы эти широко распространены в колебаниях природной среды разных регионов [18]. Они имеют разную природу: солнечную (например, 11-летний цикл Вольфа), плане-тарную приливно-отливную (18,4-19-летний лунный деклинационный цикл), геофизическую и др. В конечном итоге они определяют колебания климата, подземных и поверхностных вод, периодичность пожаров (рис. 3). В ДКХ кедра на торфянике вблизи объектов нефтедобычи четко прослеживается длительная депрессия роста, начавшаяся с прогрессирующим заболачиванием в начале XIX столетия. Судя по ДКХ, до этого биоценоз (очевидно, послепожарного происхождения) изначально не был заболочен-ным. C наступлением XX столетия отмечается увеличение прироста, связанное с потеплением клима-та, которое прерывается в кратковременный период похолодания 1970-х гг. Однако с 1980-х гг. по-тепление вновь проявляется в приросте кедра (как и сосны на болотах), а в 1990-х гг. исследованный участок оказывается затронут геологоразведочными работами (прокладка зимника, частичное нару-шение мохового покрова), что привело к скачкообразному увеличению прироста в виде аномальной креневой древесины. К настоящему времени аномальная составляющая прироста уменьшилась, но климатический сигнал, свидетельствующий о потеплении, остался на высоком уровне. Оценка нарушенности природных комплексов по материалам ДДЗ. По классификации антропо-генных ландшафтов [12], нарушенные природные комплексы парка «Нумто» отнесены к трем клас-сам: промышленному, линейно-дорожному и лесному. К промышленному классу относятся объекты инфраструктуры нефтедобывающего комплекса: площадки разведочных и эксплуатационных сква-жин, дожимные насосные станции, электроподстанции, площадки факелов сжигания попутного газа, гидрокарьеры. Линейно-дорожные ландшафты - это постоянные и временные автодороги, коридоры трубопроводов и ЛЭП. К лесному классу отнесены гари (участки лесных пожаров с полностью уни-чтоженным древостоем) и горельники (древостой частично сохранился). Рис. 3. Радиальный прирост сосны с коренного берега р. Казым и его цикличность В настоящее время промышленные ландшафты с полностью нарушенным растительным покро-вом занимают 0,4% площади разрабатываемых месторождений, гари и горельники - 1,3%. Площадь нарушений под линейными объектами (транспортными коридорами) оценена в 4,7 км2 (0,4%). Таким образом, нарушенные в ходе освоения месторождений экосистемы занимают 0,8% территории, пло-щадь пирогенных нарушений превышает площадь техногенных. Площадь ландшафтов промышленного класса, составлявшая в 2011 г. 436 га, в 2018 г. увели-чилась более чем вдвое, протяженность автодорог и трубопроводов выросла в 5,7 раз, достигнув 235,6 км. Наибольшие площади среди нарушенных участков в 2018 г. занимали гидрокарьеры с при-легающими водоемами и эксплуатационные кусты скважин (рис. 4). Неблагоприятные процессы, приводящие к деградации ландшафтов (эрозия, подтопление, дефляция) на прилегающих участках, прослеживаются редко и сводятся к подтоплению придорожных полос и приплощадочных пониже-ний из-за нарушения стока. Однако случаи эти, как показал анализ космоснимков, весьма редки. Площадь подтоплений составила 16 га (3,6% от площади всех нарушений) в 2011 г. и 5 га (0,6%) в 2018 г. Минеральное загрязнение прилегающей территории вследствие смыва и воздушного переноса грунта от кустовых оснований проявляется слабо. Рис. 4. Структура техногенных нарушений В последнее десятилетие с использованием ДДЗ выполнено большое количество оценок нару-шенности на месторождениях нефти и газа в Западной Сибири [8; 9; 21-23]. Сопоставление с резуль-татами, полученными на сопредельных территориях, показывает, что на обследованном участке уро-вень техногенного воздействия низкий. Так, на Уренгойском месторождении подверглось преобра-зованию не менее 31,6% площади, из них порядка 7,6% за счет строительства объектов и 24,0% - из-за сопутствующих пожаров [9]. На месторождениях Среднего Приобья, разрабатываемых ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз», объекты инфраструктуры нефтедобычи (без гарей) занимают 3,7% территории [13]. Существуют несколько шкал, нормирующих степень деградации природных комплексов в за-висимости от нарушенности. Согласно Б. Н. Кочурову (2003), если трансформированные ландшафты охватывают менее 10% территории (что в настоящий момент наблюдается в парке «Нумто»), степень деградации природных комплексов и уровень экологической опасности следует оценить, как низкий. На основании анализа нарушенных нефтедобычей участков в Нижневартовском районе ХМАО - Югры, проведенного И. С. Аитовым (2006), для самовосстановления северотаежной растительности до зонального типа необходима сохранность не менее 75% растительного покрова. В настоящее время степень нарушения коренной растительности в Парке существенно меньше, что дает основания для положительного прогноза восстановительной динамики. Более сложные методики определения сте-пени нарушенности, основанные на анализе уровней нарушений и соотношения площади разных типов экосистем, в частности, вычисление интегрального индекса антропогенной преобразованности [6] или комплексного индекса антропогенной нарушенности экосистем [25; 27], также показали, что территория парка «Нумто» относится к слабонарушенным ландшафтам. Участки промышленного освоения Парка относятся по классификации антропогенной преобразованности [7; 8] к зоне «кос-венных» нарушений и имеет низкий комплексный индекс антропогенной нарушенности (< 0,20). При оценке допустимой антропогенной (рекреационной) нагрузки в природных парках выска-зывалось мнение, что запрет на воздействие должен охватывать 1/3 площади, хотя при таком зониро-вании существует угроза, что 2/3 эксплуатируемых площадей «съедят» оставшуюся относительно «дикую» треть [17]. Существующий режим природопользования на территории парка «Нумто», запрещающий какие-либо виды работ и передвижение персонала вне промышленных и жилых объектов, обеспечивает сохранность территории; показатели нагрузки далеки от критического уровня. Действующее зонирование парка «Нумто» сохраняет в неприкосновенности участки в восточной ча-сти парка, традиционно используемые в качестве оленьих пастбищ. Участки промышленного воздей-ствия используются коренным населением значительно меньше, а при существующей площади нарушенных земель, составляющей немногим более 2%, потенциал традиционного природопользо-вания не претерпевает существенного влияния. Заключение За период 2011-2018 гг. техногенная нагрузка и степень нарушенности увеличились, хотя не достигли критических отметок. Техногенное воздействие в настоящий период локализовано в южной части Парка, относительно слабо используемой коренным населением для традиционных форм природопользования. Существенно выросла протяженность линейных объектов (дорог и трубопроводов). Воздействие промышленных объектов сводится к изъятию части территории, иногда - к нарушению гидрологического режима, однако масштабного изменения биотопов не наблюдается. Наиболее выраженным процессом изменения биоразнообразия является внедрение адвентивных видов флоры на ограниченных участках техногенных нарушений и в их ближайшем окружении, однако адвентивные виды будут распространяться только на ограниченных участках вдоль дорог и буровых площадок. Трансформация биотопов происходит преимущественно вследствие природных пожаров, затрагивающих в основном сосновые лишайниковые боры на приречных террасах. Скорость восстанов-ления растительного покрова на нарушенных участках как техногенных, так и пирогенных наруше-ний низкая, что связано с преобладанием почв песчаного механического состава, обеднённых элементами минерального питания растений, малой теплообеспеченностью и зачастую неблагоприятным водным режимом. Несмотря на рост площади нарушенных экосистем, уровень техногенного воздействия остается низким и экосистемы Парка имеют «запас прочности», а возможности традиционного природополь-зования сохраняются.

About the authors

D. V. Moskovchenko

Tyumen Scientific Center of the SB RAS

Dr. habil.

S. P. Aref’ev

Tyumen Scientific Center of the SB RAS

Dr. habil.

V. A. Glazunov

Tyumen Scientific Center of the SB RAS

I. V. Filippov

Ugra State University

References

Supplementary files