Информационно-образовательный портал
e-mail: [email protected]

КАРТОГРАФИРОВАНИЕ ЛАНДШАФТНОЙ СТРУКТУРЫ ПОЙМЕННЫХ ЭКОСИСТЕМ НИЖНЕЙ ВОЛГИ (НА ПРИМЕРЕ ОСТРОВА САРПИНСКИЙ)

Реферат. В статье представлены результаты ландшафтного дешифрирования острова Сарпинский по многозональным космическим снимкам высокого разрешения Landsat 8 OLI 2015 г. Описаны дешифровочные признаки основных природных компонентов, различимых на цветных многозональных космических снимках. В пределах острова выделены три типа урочищ, для которых характерны общность форм рельефа, достаточно однородные увлажнение и почвенно-растительный покров. Установлено, что прирусловые отмели на современных аллювиальных песчаных отложениях с грядово-бугристыми песками и почвами с псаммофитной растительностью занимают 17,2% территории островной системы. Большая часть острова (74,6%) представляет собой гривистую приречную пойму, осложненную многочисленными озерами, ериками и протоками на современных аллювиальных песчаных и суглинистых отложениях с луговыми насыщенными глинистыми маломощными почвами с луговой растительностью и зарослями кустарников. Всего 8,2% территории острова занимает гривистая приречная пойма на современных аллювиальных песчаных отложениях с лугово-лесными глинистыми маломощными почвами и древесно-кустарниковой растительностью, однако именно на этих участках произрастают уникальные лесные экосистемы из дуба черешчатого, тополей, вяза и других древесно-кустарниковых пород. Составлена карта-схема типов урочищ острова Сарпинский. Рассмотрено современное экологическое состояние каждого типа урочищ, отмечено воздействие на них современной хозяйственной и рекреационной деятельности, такой как неумеренный выпас скота и нерегулируемая рекреация. Для каждого типа урочищ даны рекомендации по организации природоохранной и туристической инфраструктуры, хозяйственному использованию территории. Перечислены древесные породы, подходящие при проведении работ по лесовосстановлению.

Ключевые слова: ландшафт, урочище, остров Сарпинский, дубрава, дешифрирование космических снимков.

Система островов Сарпинский, Голодный и Спорный (далее – остров Сарпинский) является самой большой островной системой на реке Волге, ее площадь составляет около 120 км2. Административно относясь к г. Волгограду, по своим физико-географическим характеристикам остров скорее является частью Волго-Ахтубинской поймы, своеобразным оазисом жизни, расположенным возле крупного промышленного центра. Не столь интенсивное хозяйственное использование земель и сохранившиеся природные экосистемы делают эту территорию перспективной для развития туристической инфраструктуры, местом отдыха не только жителей Волгограда и его окрестностей, но и всего Нижнего Поволжья [4]. Вместе с тем велика и экологическая значимость островной системы, в пределах которой произрастают уникальные дубравы, которые вместе с дубравами Волго-Ахтубинской поймы образуют южный форпост дуба черешчатого (Quercus robur) на юго-востоке Европы.

При организации природоохранной инфраструктуры острова Сарпинский необходимо учитывать специфику ландшафтной неоднородности территории и своеобразие, уникальность природных комплексов, поэтому цель данного исследования – провести ландшафтно-экологическую оценку и картографирование природных комплексов острова Сарпинский по космическим снимкам высокого разрешения.

Дешифрирование космических снимков является наиболее быстрым и относительно дешевым способом получения оперативной и точной информации о состоянии наземных экосистем, их структуры и компонентах. Для острова Сарпинский процедура визуального дешифрирования проводилась по мультиспектральным космическим снимкам Landsat 8 OLI 2015 г. с пространственным разрешением 30 м (15 м для панхроматического канала), имеющимся в свободном доступе на сайте Геологической службы США [8]. Картографирование и расчет площадей осуществлялись в программном комплексе QGIS.

Гидрологический режим Ниж­ней Волги в период половодья играет определяющую роль в сохранении уникальных экосистем острова Сарпинский, особенно после зарегулирования реки камскими и нижневолжскими плотинами в 1950–1960-е гг., которое привело к существенному межсезонному перераспределению стока. Последний раз максимальная площадь затопления была отмечена в 2010 г. при расходе 27 тыс. м3/с, а минимальная – в 2015-м, когда отмечался минимальный расход 16 тыс. м3/с. Как при минимальных, так и при максимальных расходах воды в первую очередь увеличиваются протоки, непосредственно связанные с основным руслом Волги: Щучий проран и затон Саклинский. Не пересыхающими даже при минимальном расходе остаются крупные озера на острове Сарпинском: Большое Сенное, Таловое, Дружина и др., – которые только изменяют свою береговую линию [6]. Вследствие пойменного режим рельеф острова достаточно сложный, расчлененный многочисленными протоками, ериками и старицами. Внутренняя часть острова, сложенная суглинками, илами пойменного аллювия, покрыта плодородными почвами, тогда как прибрежные участки представляют собой обрывы подмываемых берегов и пляжи намываемых. Одним из главных богатств острова являются дубравы, а также галерейные леса из тополя черного (Populus nígra) и белого (P. alba), осины (P. tremula).

По результатам дешифрирования была составлена карта-схема основных типов урочищ острова Сарпинский (рис. 1), где под урочищем понимается морфологическая часть природно-территориального ландшафтного комплекса, состоящая из нескольких сопряженных фаций, для которых характерны общность форм рельефа, достаточно однородные увлажнение и почвенно-растительный покров [7]. Дешифрирование каждого типа урочищ имеет свою специфику, что обусловливалось различием в генезисе пойменных ландшафтов, своеобразием их структуры и динамики и, в частности, наличием половодий и сопровождающих их процессов размыва и накопления аллювия.

К первому типу урочищ относятся прирусловые отмели на современных аллювиальных песчаных отложениях – это наиболее молодые и динамичные природные территориальные комплексы, ориентированные в пространстве параллельно излучинам речного русла. На снимках они хорошо дешифрируются по конфигурации и строгой приуроченности к аккумулятивным участкам берегов меандрирующей реки. Особенно отчетливо дешифрируется русловая рябь на участках пляжа, полузатопленных речными водами. На некотором удалении от русла на светлом фоне песчаной отмели появляются редкие темные точки одиночных деревьев – ветел. Постепенно, с переходом к прирусловым валам, замыкающим отмель, эти точки сгущаются, давая начало редкозернистому изображению парковых ветлянников.

Низменные участки отмелей и кос, оказавшиеся вне сферы интенсивных эрозионно-аккумулятивных русловых процессов, вскоре заиляются с поверхности, что приводит к развитию густой ивовой уремы. Участки сырых прирусловых ивняков перемежаются со старицами и затонами, местами окаймленными узкими полосами пляжа, что создает характерный рисунок космоизображения, состоящий из серии темных, зернистой структуры лент, разделенных черными и темно-зелеными полосками стариц, с белой оторочкой песчаного пляжа.

Данный тип урочищ обладает низкими агропроизводственными свойствами и нуждается в предварительном проведении коренного улучшения с последующим использованием под кормовые угодья; местами необходимо залесение. Помимо осокоря и ветлы, можно культивировать различные виды ив – каспийскую, остролистную, прутовидную, пурпурную, а также сосну обыкновенную [3]. Здесь расположены живописные песчаные пляжи, поэтому данную территорию можно рекомендовать для создания туристической инфраструктуры.

Для второго типа урочищ характерен негустой травостой, что объясняется гидроклиматическими особенностями региона. Именно поэтому луга здесь чрезвычайно нестойки к перевыпасу скота, к разрушающему воздействию транспорта. С разрушением довольно хрупкой дерновины маломощные почвы быстро деградируют, и на поверхность выходит легко дефлируемый пойменно-русловой аллювий. Продуктивность изреженного травостоя здесь невысока даже при слабом освоении.

На космическом снимке луговая растительность имеет светло-зеленый тон, местами осложненный осветленными полосами незадернованных песчаных валов. На этом фоне хорошо дешифрируются пятна болотного цвета крупнозернистой структуры – тополевые леса, часто довольно разреженные, паркового типа. Кроме того, на валах можно разглядеть одиночные высокие деревья (осокорь, ветла). Вблизи населенных пунктов по светлому тону и едва заметным линиям – тропам для скота – отчетливо прослеживаются выбитые пастбища, образовавшиеся в результате нерационального выпаса. Пашня выделяется по определенной геометрической форме, чаще прямоугольной. Цвет изображения зависит от сельскохозяйственной культуры и типа обработки почвы. В целом космоизображение данного типа урочища не обладает достаточной контрастностью, поскольку опесчаненность грунтов и хороший дренаж, несмотря на некоторые амплитуды высот, не способствуют резкой их дифференциации [5].

По характерному геометрическому рисунку с сетью прямых линий отчетливо распознаются населенные пункты и дорожная инфраструктура. Участки правильной формы ярко-зеленого цвета и ячеистой структуры определяют местоположение садовых и дачных участков.

В настоящее время нерегулируемая рекреация и неумеренный выпас скота на острове Сарпинский еще более усугубили ситуацию. На образовавшиеся редины и прогалы в естественном травостое устремляются сорные растения, что не только снижает кормовые качества сена, но и обесценивает нерестовые функции пойменных лугов. Кроме того, для здешних луговых сообществ характерно образование «настилов» из полегших мертвых стеблей, листьев, войлока, водорослей, что способствует нарушению естественно баланса продуктивности лугов и травоядных животных. В некоторых местах пытаются поджигать эту «шубу», что приводит к негативным экологическим последствиям [2].

В то же время эстетически высокую пейзажность острова создают не сами по себе луга, видовое разнообразие которых не столь велико (20–30 видов), а их живописное и оригинальное сочетание с дубовыми рощами, галерейными ивняками, зеркалами озер.

Земли этой части поймы используются в качестве луговых сенокосов и пастбищ. Для улучшения качества угодий рекомендуется лиманное орошение. Для интенсивного сельскохозяйственного использования земель (под овощные, бахчевые и плодовые культуры) необходимо применять обвалование и орошение, преимущественно дождевание. Требуется регулирование ежегодного обводнения и орошения, в некоторых случаях – увеличение норм подаваемой воды, дифференцированно для пойменных участков разного уровня.

Третий тип урочища представляет одно из основных богатств острова Сарпинский – пойменные дубравы. Основная их часть сохранилась в центральной части острова, вдали от зон рекреации и населенных пунктов. Пойменные дубравы изображаются на цветном космическом снимке узкими темно-зелеными лентами мелкозернистой структуры, располагающимися параллельно друг другу в пределах одного сегмента. Местами хорошо видно, что они образуют узкие галереи вдоль ериков. Лишь в центральной части острова дубравы имеют вид небольших массивов, вытянутых полосами. Помимо чистых дубрав, здесь встречаются дубравы с вязом в качестве второго яруса, а в более влажных местообитаниях – осокорники и ветлянники, также вытянувшиеся узкой полосой вдоль озер, ериков, проток. Они дешифрируются по более насыщенному зеленому цвету однородной структуры.

Как правило, с городского берега Волги создается ложное впечатление о значительной облесенности острова Сарпинский. Однако почти треть лесной территории составляют редины, гари, погибшие насаждения и прогалины. Леса приурочены преимущественно к прирусловым частям рукавов и протоков – затеняют их, предохраняют от излишнего испарения и разрушения берегов. Леса острова относятся к первой категории и выполняют водо-, рыбоохранные и берегозащитные функции. Дубравы острова должны входить в зону особой охраны.

В таблице 1 представлены площади, занимаемые каждым типом урочища.

Таблица 1 Типы урочищ острова Сарпинский

Тип урочища

Площадь, км2

% от площади острова

Прирусловые отмели на современных аллювиальных песчаных отложениях с грядово-бугристыми песками и почвами в начальной стадии формирования с псаммофитной растительностью

250,7

17,2

Гривистая приречная пойма, осложненная многочисленными озерами, ериками, протоками на современных аллювиальных песчаных и суглинистых отложениях с луговыми насыщенными глинистыми маломощными почвами с луговой растительностью и зарослями кустарников

89,4

74,6

Гривистая приречная пойма на современных аллювиальных песчаных отложениях с лугово-лесными глинистыми маломощными почвами и древесно-кустарниковой растительностью

9,9

8,2

Итого

120,0

100,0

Для второго и третьего типов урочищ при лесовосстановлении можно рекомендовать в небольшом количестве тополя белый, Болле (Р. bolleana Louche), бальзамический (P. balsamifera), лавролистный (P. laurifolia), пирамидальный (P. pyramidalis) и канадский (P. Canadensis), ясени пенсильванский (Fraxinus pennsylvanica), зеленый (F. viridulus) и обыкновенный (F. excelsior), ольху черную (Alnus glutinosa), осину, гледичию (Gleditschia triacanthos), клен серебристый (Acer argyraceus), катальпу прекрасную (Catalpa speciosus), шелковицу белую (Morus alba), черемуху позднюю (Prúnus serótina), смородину черную (Ribes nigrum), калину обык­новенную (Viburnum opulus), жимолость татарскую (Loni­cera tataricum), лох узколистный (Elaeagnus stenophyllus), аморфу (Amor­pha fruticosa), айву обыкновенную (Cydonia sylvestris) [1, 3].

Понимая значимость уникальных природных комплексов и объектов острова Сарпинский, городские органы исполнительной и законодательной власти должны взять курс на создание здесь особо охраняемой территории в целях сохранения биологического и ландшафтного разнообразия, в качестве объекта природного и историко-культурного наследия. Одна из основных проблем – повышение эффективности управления природными комплексами, обеспечивающего стабильное и устойчивое развитие, а также налаживание конструктивных отношений с местным населением и природопользователями разных форм собственности, проживающими на этой территории. Только совместным действием всех заинтересованных организаций и землепользователей можно сохранить растительный и животный мир, природные богатства острова Сарпинский для будущих поколений.

Работа выполнена по теме Го­сударственного задания № 0713-2016-0504 «Провести теоретическое и геоинформационное моделирование, мониторинг, прогноз процессов деградации компонентов агролесоландшафтов на основе аэрокосмических исследований в лесостепной, степной и пустынной зонах и разработать способы управления противодеградационными агролесомелиоративными технологиями предотвращения опустынивания земель, повышения их плодородия и формирования экологического каркаса» ФНЦ агроэкологии РАН.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Агролесомелиорация / под ред. академиков РАСХН А. Л. Иванова и К. Н. Кулика. – Волгоград : ВНИАЛМИ, 2006. – 746 с.
  2. Брылев В. А. Особо охраняемые природные территории. – Волгоград : Перемена, 2000. – 260 с.
  3. Журкина А. Г. Опыт изучения ландшафтов Волгоградского правобережья в целях проектирования ассортимента деревьев и кустарников зеленых насаждений // Вопросы географии. Ученые записки. Вып. 35. – Волгоград, 1970. – С. 52–75.
  4. Канищев С. Н. Рекреационное природопользование на территории Волго-Ахтубинской поймы и дельты Волги: метод. рекомендации по нормированию рекреационных нагрузок и оценке состояния природных комплексов / С. Н. Ка­нищев, Д. А. Солодовников, Д. В. Зо­лотарев, С. С. Шинкаренко, Н. А. Курсакова – Волгоград : ООО «Царицынская полиграфическая компания», 2012. – 120 с.
  5. Николаев В. А. Изучение пойменных ландшафтов по материалам аэрофотосъемки // Ландшафто­ведение. – М.: Изд-во АН СССР, 1963. – С. 147–154.
  6. Оценка влияния гидрологического режима Волги на динамику затопления острова Сарпинский / А. С. Рулев, С. С. Шинкаренко, О. Ю. Кошеле­ва // Ученые записки Казанского ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2017. – Т. 159, кн. 1. – С. 139–151.
  7. Энциклопедия агролесомелиорации / гл. ред. Е. С. Павловский. – Волгоград : Изд-во ВНИАЛМИ, 2004. – 680 с.
  8. U. S. Geological Survey [Элек­тронный ресурс]. – Режим доступа: https://earthexplorer.usgs.gov.

Метки: Агрономия, лесное и водное хозяйство