ЗООЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2009, том 88, № 8, с. 990-1000
УДК 574.22:574.38
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СНЕЖНОГО ПОКРОВА И ДОСТУПНОСТЬ ПОДСНЕЖНЫХ КОРМОВ ДЛЯ СЕВЕРНОГО ОЛЕНЯ (RANGIFER TARANDUS) И ОВЦЕБЫКА (OVIBOS MOSCHATUS) НА ПАСТБИЩАХ ОСТРОВА ВРАНГЕЛЯ
© 2009 г. В. Д. Казьмин1, Б. Д. Абатуров2
Государственный природный заповедник "Остров Врангеля", Певек 689400, Россия1 2Институт проблем экологии и эволюции РАН, Москва 119071, Россия e-mail: vladimir-kazmin@mail.ru Поступила в редакцию 10.03.2009 г.
Оценены показатели глубины (см), плотности (г/см3) и твердости (кг/см2) снежного покрова и их влияние на доступность кормов для северного оленя (Rangifer tarandus L.) и овцебыка (Ovibos moschatus Zimm.) на территории о-ва Врангеля. Твердость снежной толщи измерена ударным пенетрометром (зондом). В 2007 г. на 35 участках острова, отражающих природное разнообразие острова, выполнено 148 замеров, в 2008 г. на 9 участках - 28 замеров. В связи с потеплением климата и частыми зимними оттепелями в настоящее время снежный покров имеет выраженную слоистость. Слои резко различаются по твердости с амплитудой колебаний от 5 до 374 кг/см2. Твердые слои и повышенная глубина снега препятствуют добыче подснежного растительного корма. Пороговый уровень твердости слоев, ограничивающий доступность подснежного корма, для северного оленя 189 кг/см2, для овцебыка 96 кг/см2. Пороговый уровень мощности снежной толщи для северного оленя 30 см, для овцебыка 23 см. На большей части территории острова твердость и глубина снега в настоящее время превышают пороговый уровень доступности или равны ему, поэтому добыча подснежного корма северными оленями и овцебыками стала или невозможной, или требует повышенных трат энергии. Ухудшение свойств снежного покрова и почти повсеместное ограничение доступных для кормежки площадей катастрофически отразилось на популяции северного оленя, численность которого с 2004 по 2007 гг. упала с 8-10 тыс. до 450-500 голов. Численность овцебыка не велика, поэтому эти животные находят пригодные для пастьбы участки и популяция их стабильна.
Снежный покров - важнейший экологический фактор, от которого зависит доступность кормов для травоядных животных, их обеспеченность пищей в зимний период (Формозов, 1946; Насимо-вич, 1955; Pruitt, 1959, 1960; Юргенсон, 1973; Skogland, 1978; Новиков, 1981; Абатуров, 2005). Доступность подснежного корма определяется механическими свойствами снежного покрова, которые коренным образом меняются в случае изменения климата и погодных условий. В частности, потепление климата сопровождается зимними оттепелями и влажными осадками, создающими корки наста и гололеда и увеличивающими твердость снежного покрова, что в итоге усложняет добычу подснежных растительных кормов животными. В настоящее время такие изменения стали особенно заметными в Арктике, где современное глобальное потепление весьма ощутимо отражается на свойствах снежного покрова и доступности для животных растительных кормов (Александрова, 1961; Vibe, 1958; 1967; Баскин,
1 Современный адрес: Государственный природный запо-
ведник "Ростовский", пос. Орловский, Ростовская обл.
347510, Россия.
1970; Fanaj, White, 1985; Karpov, 2001; Larter, Nagy, 2001; Карпов, 2005; Anisimov et al., 2007; Карелин, 2008). Это в полной мере касается о-ва Врангеля, где современное потепление климата вызывает изменение основных характеристик снежного покрова, в частности выражается в увеличении глубины снега, в зимних оттепелях, создающих корки наста и гололеда. Все это негативно отражается на доступности для животных подснежных растительных кормов, на обеспеченности животных пищей и в целом на условиях их зимнего обитания.
Представляется важным оценить современные свойства снежного покрова на о-ве Врангеля и выяснить, как их изменение сказывается на доступности кормов для северного оленя и овцебыка, на состоянии их популяций.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Исследования проведены в 2006-2008 гг. на территории заповедника "Остров Врангеля". О-в Врангеля расположен в северо-восточной части Российской Арктики на границе Восточно-
Сибирского и Чукотского морей. Центральная часть острова занята низкими горами (высшая точка 1096 м над ур. м.), расположенными тремя субширотно ориентированными грядами. Запад и восток острова представляют собой расчлененные плато, южное и северное побережье образовано равнинами (Марков, 1952; Сватков, 1961). Снежный покров на острове формируется обычно в сентябре-октябре и разрушается в июне (Скрыльник, 1976; Стишов, 2004).
Измерение механических свойств снежного покрова выполняли на нижних, средних и верхних плакорных участках основных ландшафтно-кли-матических районов о-ва Врангеля в пределах стационарных пробных площадей, на которых в бесснежный период регулярно проводились оценки запасов растительных кормов и их использования копытными (Казьмин, 20066; Казьмин, Холод, 2007). Районы отражают природное разнообразие острова и имеют следующие особенности (Городков, 1939; 1952; Марков, 1952; Сватков, 1961; Петровский, 1985). (1) Северный район представляет собой приморскую аллювиальную равнину с высотными отметками до 40-50 м над ур. м. Измерения снежного покрова произведены в 2007 г. в западной и восточной части района на 14 участках, в 2008 г. - на 2 участках в восточной части. (2) Восточный район расположен на слабо расчлененном плато с высотами 200-400 м над ур. м. Большинство речных долин в районе ориентированы на север и восток и зимой при сильных ветрах здесь скапливаются большие массы снега. Измерения снежного покрова проведены в 2007 и 2008 гг. на 4 участках района. (3) Южный район включает прибрежную равнину и примыкающие к ней с севера горные гряды, максимальные высоты которых 200-700м над ур. м. Восточная часть района имеет ярко выраженный уклон к морю, западная часть плоская, практически вся равнина закрыта горами от северных ветров. Исследования снежного покрова 2007 г. выполнены на 4-х участках, в 2008 г. - на 3-х. (4) Западный район охватывает гористые территории острова с высотами 600-700 м над ур. м. В 2007 г. исследования проводились на 5 участках. (5) Центральный район включает всю срединную гористую часть острова с высотами 800-1000 м над ур. м., чередующуюся с межгорными долинами. Измерения свойств снега проведены здесь в 2007 г. на 8 участках.
В отечественной зоологической литературе для оценки доступности кормов в снежный период года для крупных растительноядных животных, добывающих (тебенюющих) корм из-под снега, используются такие характеристики снежного покрова как высота (см) и плотность (г/см3). Однако на разных участках при одинаковой плотности снежного покрова его твердость может существенно отличаться, что отражается на доступности подснежного корма (8ко§1аиё, 1978). Если
плотность отражает отношение массы снега к единице его объема, то твердость характеризует силу сопротивления снега проникновению в него твердого тела (Войтковский, 1977). Понятно, что показатель твердости в отличие от плотности непосредственно отражает податливость снега для рытья (тебеневки) и для добычи подснежного корма животными. Поэтому в нашем случае на всех участках, помимо глубины и плотности, измеряли и твердость снега. В каждой точке измерения производили послойно, как правило, в 3-5 колонках через всю снежную толщу: одно в центре, остальные - в радиусе 3 м в разных направлениях от него. В итоге в 2007 г. на 35 участках острова произведено 148 замеров высоты, плотности и твердости снежного покрова, в 2008 г. на 9 участках - 28 замеров высоты и твердости.
Высоту и плотность снега измеряли при помощи снегомера весового ВС-43. Замеры твердости отдельных слоев и всей толщи снежного покрова производили с помощью ударного пенетрометра -зонда, разработанного Хэфели (Haefe1i, 1939; цит. по: Войтковский, 1977). Пенетрометр позволяет определить послойно твердость снежного покрова на всю его толщину без рытья шурфов и извлечения кернов и получить профиль распределения твердости по глубине с выделением всех слоев, различающихся по твердости (Войтковский, 1977). Нами использовался ударный пенетрометр, изготовленный Савченко (Савченко и др., 2008) для проведения исследований на о-ве Врангеля. Пенетрометр состоит из алюминиевой штанги со стальным наконечником конической формы и углом в вершине конуса 45 градусов. В средней части штанги закреплена стальная платформа, на которую падает скользящий груз (массой 2422.0 г). Груз, падая на платформу, передает энергию падения (удар) всему прибору, который проникает на определенную глубину в снежный покров. Для калибровки прибора на местности выбрана высота падения груза, равная 30.7см. При глубине снежного покрова 20-25 см пенетрометр достигает травяного покрова тундры, в среднем, через 25-30 ударов груза. В точке замера рядом с пенетрометром устанавливается мерная рейка, посредством которой измеряется глубина проникновения пенетрометра в толщу снега после каждого падения груза на платформу. Стальным метровым штырем измеряется (проверяется) глубина снежного покрова в точке измерения.
Расчет твердости снега (стт) производится по формуле (Войтковский, 1977):
ат = (шГИ/Ак + тГ + mЗ)g/F,
где тГ - масса падающего груза (2.422 кг), тЗ -масса всех деталей пенетрометра (зонда) без груза (2.950 кг), g - ускорение силы тяжести (9.81 м/с2), F - площадь поперечного сечения наконечника
(19.625 см2), Н- высота падения груза (30.7 см), АЛ -глубина погружения зонда при одном ударе.
На всех участках оценивали доступность подснежных кормов для северных оленей и овцебыков. В местах кормежки животных, рядом с ко-панками измеряли высоту, плотность и твердость снежного покрова. На участках, где копанки отсутствовали, производили аналогичные замеры. Все измерения были приурочены к концу снежного периода (апрель-май).
РЕЗУЛЬТАТЫ
Из материалов по формированию и разрушению снежного покрова в тундровой зоне полярных станций Таймыр, Хатанга, Тикси и о-в Врангеля известно, что на территории о-ва Врангеля по сравнению с окружающими арктическими регионами гололед отмечается в 4.5 раза чаще (Справочник..., 1973; 1974; 1997). О
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.