ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2007, том 34, № 1, с. 104-112
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ, ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ПРАВОВЫЕ АСПЕКТЫ
УДК 626.814
ЭКОТОННАЯ СИСТЕМА ЮГО-ВОСТОЧНОГО ПОБЕРЕЖЬЯ ЦИМЛЯНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА
© 2007 г. Т. В. Балшк*, А. В. Кутузов*, О. Г. Назаренко**
*Институт водных проблем Российской академии наук 119991 Москва ГСП-1, ул. Губкина, 3 **Донской государственный аграрный университет 346493 пос. Персиановский Октябрьского р-на Ростовской обл.
Поступила в редакцию 16.01.2006 г.
Представлены результаты комплексных экологических полевых исследований по изучению форм воздействия Цимлянского водохранилища на экосистемы побережья. Как подход к анализу полученных данных предлагается экотонное рассмотрение структуры экосистем побережья водохранилища. Дана краткая характеристика версии географической информационной системы по данным полевых исследований и материалам дистанционного зондирования. Показана связь между уровен-ным режимом водохранилища по данным за 10 лет и трансформацией растительного покрова побережья на фоне незначительного изменения почв за 50-летний период существования Цимлянского водохранилища.
Проблема неогидроморфизма и вторичного засоления земель для южных районов Европейской части России в последние годы обострилась в связи с современными флуктуациями климата и водохозяйственными преобразованиями среды. За последние 50 лет на юге России было создано множество водохранилищ общей площадью >4000 км2, через земляное ложе которых круглосуточно происходит инфильтрация воды в грунтовый поток, подтапливая и засоляя прилегающие агроландшаф-ты [5]. В научной литературе при рассмотрении вопросов влияния Цимлянского водохранилища на окружающую среду доминируют исследования переработки берегов, а формы влияния водохранилища на прилегающие территории практически не изучены и не оценены. Цель данной работы - анализ воздействия Цимлянского водохранилища на наземные экосистемы, входящие в состав экотона вода - суша.
Цимлянское водохранилище создано в средней части долины Дона в пределах Волгоградской и Ростовской областей. Наполнение водохранилища началось 15 января 1952 г. и к началу мая 1953 г. достигло нормального подпорного уровня (НПУ). Его водами затоплены пойма и террасы долины Дона, а также устьевые участки его притоков. При поднятии уровня водохранилища его подпор распространяется вплоть до устья р. Иловли - крупного левого притока Дона [1, 4, 9].
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Для изучения механизма воздействия водохранилища на побережье с учетом расстояния от
кромки воды было использовано экотонное рассмотрение границы вода - суша. Экотон - переходная полоса между морфологически легко отличимыми участками и специфическими сообществами. Обычно экотоны населены организмами значительно гуще, чем сами контактирующие сообщества. Экотонная система вода - суша рассматривает преобладающее влияние водного фактора на окружающую среду, дифференцирующего ее в зависимости от трансформации побережий. Используя концепцию структуры экотона B.C. Залетаева [11], в натурных условиях в результате геоморфологических, почвенно-геоботанических, флористических, и ландшафтно-географических исследований на юго-восточном побережье Цимлянского водохранилища выделены четыре из пяти структурных блоков экотона вода - суша.
Флуктуационный - центральный или амфиби-альный блок (полоса прямого контакта воды и суши), характеризующийся немедленной (инстант-ной) реакцией на изменения среды и короткопери-одичными (в том числе суточными) колебаниями уровня воды (УВ).
Динамический - блок на суше, характеризующийся "флуктуационной динамикой" биокомплексов (низкая и средняя пойма, испытывающая регулярное или периодическое затопление).
Дистантный - блок с запаздывающей (дистантной) динамикой биокомплексов и всех природных процессов (пояс высокой поймы), обусловленной изменениями режима грунтовых вод.
Маргинальный - блок с запаздывающей реакцией, определяемой изменениями биокомплексов
255ц
гИл©вйя1
Я5Я
2566
ШМикФшщ
В о
Т
ЗН
Рис. 1. Фрагмент ландшафтной карты [6]. Квадрат - район работ. Цифры на карте - ландшафты: 239а, 251а - пойма и низкие террасы; 2396 - надпойменные террасы крупных рек; 255о - равнины плоские и пологоволнистые, с широкими балками; 255ч - равнины преимущественно плоские, с глубокими балками; 255х - равнины пологоволнистые с балками в придолинных частях. Почвы: 239(а,б), 251а, 255х - темно-каштановые, солонцеватые; 255о - каштановые солонцеватые; 255ч - темно-каштановые.
под влиянием процессов, происходящих в биоте поймы и на водосборе.
Аквалъный - блок с дистантной динамикой водных биокомплексов, определяемой процессами взаимодействия с биокомплексами первого блока (привнос веществ с суши в водоем, распространение загрязнения водным путем) не исследовался.
Для получения натурных данных о растительности, почвах, рельефе, географических координатах и объектах привязки данных к снимкам и картам, были проведены полевые исследования, включающие сбор данных на семи ключевых участках, отражающих ландшафтное разнообразие побережий в юго-западной части Цимлянского водохранилища. При создании географической информационной системы (ГИС) для этой территории водохранилища, были использованы материалы дистанционного зондирования и многолетние гидрологические данные для выделения эко-тонных блоков изучаемой территории [6] (рис. 1).
Под зоной гидрогенного влияния водохранилища понимается территория побережий, находящаяся под его прямым или косвенным воздействием. К прямому влиянию водохранилища отнесены все процессы и явления, связанные с волноприбойной деятельностью водных масс, периодическим затоплением или осушением прибрежной полосы при сработке вод водохранилища. К косвенному -процессы и явления, связанные с подтоплением земель, подпором водоносных горизонтов подзем-
ных вод, а также изменения микроклиматических параметров и характера использования земель.
В ходе работ изучалось воздействие водохранилища на типичные ландшафты побережий. Основные ландшафты представлены равнинами: плосковолнистыми, слабо наклонными, с балками и оврагами, с западинно-потяжинным микрорельефом, с сельскохозяйственными землями, с участками злаковых и полынно-злаковых степей (рис. 1). Другая группа ландшафтов - поймами и напойменными террасами, плоскими и гривисто-западинными; с руслами, протоками, с редкими небольшими участками лесов, массивами лугов, участками сельскохозяйственных земель.
Основным методом полевых исследований был метод топо-экологического профилирования, который позволяет связать между собой в единую систему все данные полевых наблюдений на ключевом участке. Цимлянские профили (ЦП) прокладывались от уреза воды вкрест рельефа с помощью нивелировочного хода либо до коренной растительности, либо до пашни. Вдоль хода прокладывалась трансекта, на которой отмечались изменения в рельефе и растительности. В каждом растительном контуре закладывались геоботанические площадки с полным описанием, почвенным разрезом или бурением до грунтовых вод. Точка описания фиксировалась с помощью прибора дистанционного географического позиционирования (GPS-приемника). Одновременно проводилось фотографирование панорамы и ти-
пичных элементов ландшафта, а также почвенных разрезов и отбираемых образцов почв. Для определения солевых характеристик почв и грунтовых вод были отобраны соответствующие образцы. Высотное положение "нуля" профиля определялось по положению уровня воды в водохранилище на день заложения профиля с поправкой на расстояние от плотины. Все места наблюдений отражены на географической сетке в виде точек, связанных отрезками маршрутов. Эта система данных была наложена на материалы дистанционного зондирования (рис. 2) и рассмотрена в ландшафтном окружении с использованием привязанных к географической сетке ландшафтных и топографических карт. На этой основе в картографической программе ArcView 3.2 создана версия ГИС для данной территории.
При обработке данных вычерчивались профили и к ним в соответствии с расположением точек прилагались развернутые легенды, отражающие состояние всех изученных компонентов. Для растительности - название растительного сообщества, общее проективное покрытие, количество видов, урожайность. Для почв - название, средневзвешенное содержание солей в горизонте 0-1 м,
химизм, максимальное содержание солей в почвенном профиле и горизонт, к которому оно приурочено, окислительно-восстановительный потенциал почвы (ОВП). Для грунтовых вод - глубина залегания, минерализация, химизм. Такие развернутые легенды позволяют рассмотреть участок побережья как единую систему взаимодействия водоема и прилегающей суши, т.е. экотонную систему вода - суша (рис. 3).
Растительность наиболее чутко реагирует на изменение среды под влиянием водного фактора и отражает его типичное сезонное состояние. На участках побережья со сходными абиотическими условиями сформировались определенные типы элементарных природно-территориальных комплексов, которые достаточно хорошо индицировались растительными сообществами по характеру реакции последних на изменения водной среды. Изучались модельные участки в центре каждого растительного контура, отражающие все ландшафтное разнообразие территории (рис. 3): элементы рельефа (пляж, прирусловой вал, бровка надпойменной террасы, надпойменная терраса, плакор); растительность лесных, луговых и разнотравных сообществ (Salix alba; Eleocharis palus-
h, см
Рис. 3. Профиль на границе Природного парка "Цимлянские пески", от УВ в заливе. I. Элементы рельефа: 1 - пляж, 2 - прирусловой вал, 3 - бровка надпойменной террасы, 4 - надпойменная терраса, 5 - плакор. II. Растительность: 1 -ветловый пойменный лес, 2 - ситняговое сообщество, 3 - мятликово-вейниковый луг с разнотравьем, 4 - мятликово-овсяницевое сообщество с разнотравьем, 5 - разнотравно-овсяницевое, 6 - овсяницево-житняковое с подмаренником русским, 7 - сочетание разнотравно-мятликового и овсянницево-житнякового сообществ. III. Почвы песчанистые: 1,5 - светло-серые слабопрогумусированные; 2-3 - оглеенные; 4 - темно-серые с признаками смены ОВП. Р,
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.