ЛАНДШАФТЫ БАССЕЙНА Р. АК-СУГ (РЕСПУБЛИКА ТУВА)
|
Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 3
1 Физико-географическая характеристика 6
1.1 Географическое положение 6
1.2 Степень изученности территории 6
1.3 Геологическое строение и рельеф 8
1.3.1 Основные характеристики геологического строения и рельефа 8
1.3.2 Анализ морфометрических показателей рельефа исследуемой 12
территории
1.4 Поверхностные и подземные воды. Многолетняя мерзлота 20
1.5 Климат 24
1.6 Почвенный покров 32
1.7 Растительность 35
2 Ландшафты бассейна р. Ак-Суг 37
2.1 Развитие ландшафтного картографирования горных территорий. 37
Степень изученности территории
2.2. Анализ морфологической структуры ландшафта бассейна р. Ак-Суг 38
3 Оценка чувствительности ландшафта бассейна р. Ак-Суг 44
3.1 Понятие чувствительности ландшафтов. Методика оценки 44
3.2 Опасные экзогенные рельефообразующие процессы в бассейне 46
р. Ак-Суг
3.3 Оценка чувствительности ландшафта бассейна р. Ак-Суг к развитию 52
опасных экзогенных процессов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 55
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 57
ПРИЛОЖЕНИЕ А 63
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 64
ПРИЛОЖЕНИЕ В 65
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 76
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 82
ВВЕДЕНИЕ 3
1 Физико-географическая характеристика 6
1.1 Географическое положение 6
1.2 Степень изученности территории 6
1.3 Геологическое строение и рельеф 8
1.3.1 Основные характеристики геологического строения и рельефа 8
1.3.2 Анализ морфометрических показателей рельефа исследуемой 12
территории
1.4 Поверхностные и подземные воды. Многолетняя мерзлота 20
1.5 Климат 24
1.6 Почвенный покров 32
1.7 Растительность 35
2 Ландшафты бассейна р. Ак-Суг 37
2.1 Развитие ландшафтного картографирования горных территорий. 37
Степень изученности территории
2.2. Анализ морфологической структуры ландшафта бассейна р. Ак-Суг 38
3 Оценка чувствительности ландшафта бассейна р. Ак-Суг 44
3.1 Понятие чувствительности ландшафтов. Методика оценки 44
3.2 Опасные экзогенные рельефообразующие процессы в бассейне 46
р. Ак-Суг
3.3 Оценка чувствительности ландшафта бассейна р. Ак-Суг к развитию 52
опасных экзогенных процессов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 55
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 57
ПРИЛОЖЕНИЕ А 63
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 64
ПРИЛОЖЕНИЕ В 65
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 76
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 82
В программе фундаментальных научных исследований в Российской Федерации на 2021-2030 гг. перечислены важные проблемы в области наук о Земле: прогноз, предупреждение опасных природных и техногенных явлений, адаптация к изменениям окружающей среды и климата [Программа фундаментальных..., 2022]. Для решения перечисленных проблем необходимо выполнение актуальных задач: экологическая диагностика территории и оценка риска опасных природных процессов, анализ структуры современных ландшафтов для сохранения ландшафтного разнообразия и др.
Ландшафтные карты, как результат комплексных исследований, наиболее полно отражают разнообразие природных условий и в дальнейшем могут являться основой для проведения прикладных крупномасштабных исследований для выявления геосистем подверженных влиянию опасных природных и техногенных процессов, а также для выявления пространственно-временной динамики развития данных процессов.
Республика Тува - один из немногих регионов нашей страны, где на сравнительно небольшой территории, сохранилось значительное разнообразие природных ландшафтов. Прежде всего это предопределено географическим положением в центре Азии, сложным геоморфологическим строением территории, контрастностью климатических условий, отсутствием крупных промышленных предприятий и в целом относительно малой антропогенной нагрузкой. Разнообразие природных ландшафтов, обусловленное положением территории на границе южно-сибирской тайги и центрально азиатских пустынь, нашло отражение и в видовом разнообразии растительности и животных [Потапова, Квасникова, 2021а].
Объект исследования - бассейн р. Ак-Суг в верхнем течении. В пределах исследуемой территории обитают редкие представители как животных, так и растений (Приложение А), занесенные в Красную книгу Республики Тува [Красная книга., 2019]. В бассейне р. Ак-Суг расположены ландшафты, объекты и свойства которых (снежники, положение снеговой линии и верхней границы леса и др.) отчетливо реагируют на климатические изменения. Эта реакция выражается в изменении скорости протекания опасных экзогенных процессов таких как обвалы, осыпи, оползни, термодинамические процессы и т.д., что в свою очередь может привести к возникновению угрозы для уязвимых природных геосистем (изменение рельефа, нарушение почвенно-растительного покрова и т.д.).
Предмет исследования - природно-территориальные комплексы бассейна р. Ак-Суг.
Цель исследования - анализ морфологической структуры и оценка чувствительности геосистем к развитию опасных экзогенных процессов в бассейне р. Ак-Суг.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1) Сбор и анализ литературных и картографических источников информации;
2) Проведение комплексных полевых исследований;
3) Анализ физико-географических условий;
4) Составление среднемасштабной типологической ландшафтной карты;
5) Анализ морфологической структуры геосистем;
6) Оценка чувствительности геосистем к развитию опасных экзогенных процессов.
В ходе проведения исследования были использованы такие методы как сравнительно-описательный, аналитический, картографический, математический, геоинформационного картографирования, а также методы комплексных полевых исследований.
Материалы исследования. Литературные, картографические и архивные источники информации, данные дистанционного зондирования Земли, а также данные полевых исследований, полученные в ходе комплексной полевой экспедиции в рамках выполнения гранта РНФ 20-67-46018 «Климатически и антропогенно обусловленные изменения уязвимых экосистем Тувы» (2020-2021 г).
Защищаемые положения:
1) Сложность ландшафтной структуры обусловлена разнообразием природных условий исследуемой территории.
2) Изменение современных климатических условий способствует активизации развития опасных экзогенных процессов на исследуемой территории.
Научная новизна работы. Для бассейна р. Ак-Суг в верхнем течении впервые была построена среднемасштабная типологическая ландшафтная карта и проанализирована морфологическая структура выделенных комплексов. На основании ландшафтной карты проведена оценка и анализ чувствительности ландшафтов к активизации развития опасных экзогенных процессов. Также впервые были проведены исследования современного состояния горных болот в бассейне р. Ак-Суг.
Практическая значимость работы. На основании полученных материалов в дальнейшем будет проводиться ландшафтно-экологический мониторинг данной территории. Подобный вид мониторинга необходим в том числе для анализа динамики ландшафтного разнообразия в условиях регионального изменения климата.
Апробация работы. Результаты исследований были доложены на научных конференциях 2020-2021 гг: всероссийская конференция с международным участием «Динамика и взаимодействие геосфер Земли» (г. Томск), международная конференция «Актуальные проблемы естественных наук» (г. Петропавловск, Казахстан), международная конференция «Развитие ТувГУ в XXI веке: интеграция образования, науки и бизнеса» (г. Кызыл), международный симпозиум «Проблемы геологии и освоения недр» (г. Томск), международная конференция «Географические исследования Сибири и Алтае-Саянского трансграничного региона» (г. Барнаул), международная конференция «Экология России и сопредельных территорий» (г. Новосибирск).
По теме диссертации было опубликовано 8 работ, в том числе:
1) Kirpotin S.N, Kvasnikova Z. N., Potapova S.A., Volkova I.I., Volkov I.V., Pyak A.I., Byzaakai A.A., Kolesnichenko L.G., Lushhaeva I.V., Khovalyg A.O., Kuzhevskaia I.V., Chursin V.V., Peregon A.M. Pilot studies of the unique higland palsa mire in Western Sayan (Tuva Republic, Russian Federation) //Atmosphere. 2022. Vol. 13, № 1. P. 1-27. URL: https://doi.org/1O.339O/atmos13010032 (date of access: 26.12.2021) (Q2)
2) Квасникова З.Н., Потапова С.А. Ландшафтно-экологический мониторинг бассейна реки Ак-Суг (Республика Тыва) // Материалы IX международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы естественных наук», посвященной памяти профессора Н.П. Белецкой (19 февраля 2021 г.). - Петропавловск: СКУ им. М. Козыбаева, 2021. - С. 269-275.
3) Потапова С.А., Квасникова З.Н. Климатические изменения в бассейне реки Ак- Суг (Республика Тыва) // Материалы международной научно-практической конференции «Развитие ТувГУ в XXI веке: интеграция образования, науки и бизнеса», посвященной 25- летию Тувинского государственного университета (30 октября 2020 г.). - Кызыл: Изд-во ТувГУ, 2020. - С. 208-212.
4) Потапова С.А. Влияние глобального потепления климата на развитие опасных экзогенных процессов в бассейне р. Ак-Суг (Республика Тыва) // Проблемы геологии и освоения недр : труды XXV Международного симпозиума имени академика М.А. Усова студентов и молодых ученых, посвященного 120-летию горно-геологического образования в Сибири, 125-летию со дня основания Томского политехнического университета. Том 1 / Томский политехнический университет. - Томск : Изд-во Томского политехнического университета, 2021. - 423 с.
Другие работы приведены в списке литературы [Кирпотин, Квасникова, Перегон и др., 2020; Потапова, Квасникова, 2021б].
Структура работы. Диссертация изложена на 87 страницах, состоит из введения, трех глав, заключения и пяти приложений. Список использованной литературы включает в себя 62 источника. Текст иллюстрирован 37 рисунками и 9 таблицами.
Ландшафтные карты, как результат комплексных исследований, наиболее полно отражают разнообразие природных условий и в дальнейшем могут являться основой для проведения прикладных крупномасштабных исследований для выявления геосистем подверженных влиянию опасных природных и техногенных процессов, а также для выявления пространственно-временной динамики развития данных процессов.
Республика Тува - один из немногих регионов нашей страны, где на сравнительно небольшой территории, сохранилось значительное разнообразие природных ландшафтов. Прежде всего это предопределено географическим положением в центре Азии, сложным геоморфологическим строением территории, контрастностью климатических условий, отсутствием крупных промышленных предприятий и в целом относительно малой антропогенной нагрузкой. Разнообразие природных ландшафтов, обусловленное положением территории на границе южно-сибирской тайги и центрально азиатских пустынь, нашло отражение и в видовом разнообразии растительности и животных [Потапова, Квасникова, 2021а].
Объект исследования - бассейн р. Ак-Суг в верхнем течении. В пределах исследуемой территории обитают редкие представители как животных, так и растений (Приложение А), занесенные в Красную книгу Республики Тува [Красная книга., 2019]. В бассейне р. Ак-Суг расположены ландшафты, объекты и свойства которых (снежники, положение снеговой линии и верхней границы леса и др.) отчетливо реагируют на климатические изменения. Эта реакция выражается в изменении скорости протекания опасных экзогенных процессов таких как обвалы, осыпи, оползни, термодинамические процессы и т.д., что в свою очередь может привести к возникновению угрозы для уязвимых природных геосистем (изменение рельефа, нарушение почвенно-растительного покрова и т.д.).
Предмет исследования - природно-территориальные комплексы бассейна р. Ак-Суг.
Цель исследования - анализ морфологической структуры и оценка чувствительности геосистем к развитию опасных экзогенных процессов в бассейне р. Ак-Суг.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1) Сбор и анализ литературных и картографических источников информации;
2) Проведение комплексных полевых исследований;
3) Анализ физико-географических условий;
4) Составление среднемасштабной типологической ландшафтной карты;
5) Анализ морфологической структуры геосистем;
6) Оценка чувствительности геосистем к развитию опасных экзогенных процессов.
В ходе проведения исследования были использованы такие методы как сравнительно-описательный, аналитический, картографический, математический, геоинформационного картографирования, а также методы комплексных полевых исследований.
Материалы исследования. Литературные, картографические и архивные источники информации, данные дистанционного зондирования Земли, а также данные полевых исследований, полученные в ходе комплексной полевой экспедиции в рамках выполнения гранта РНФ 20-67-46018 «Климатически и антропогенно обусловленные изменения уязвимых экосистем Тувы» (2020-2021 г).
Защищаемые положения:
1) Сложность ландшафтной структуры обусловлена разнообразием природных условий исследуемой территории.
2) Изменение современных климатических условий способствует активизации развития опасных экзогенных процессов на исследуемой территории.
Научная новизна работы. Для бассейна р. Ак-Суг в верхнем течении впервые была построена среднемасштабная типологическая ландшафтная карта и проанализирована морфологическая структура выделенных комплексов. На основании ландшафтной карты проведена оценка и анализ чувствительности ландшафтов к активизации развития опасных экзогенных процессов. Также впервые были проведены исследования современного состояния горных болот в бассейне р. Ак-Суг.
Практическая значимость работы. На основании полученных материалов в дальнейшем будет проводиться ландшафтно-экологический мониторинг данной территории. Подобный вид мониторинга необходим в том числе для анализа динамики ландшафтного разнообразия в условиях регионального изменения климата.
Апробация работы. Результаты исследований были доложены на научных конференциях 2020-2021 гг: всероссийская конференция с международным участием «Динамика и взаимодействие геосфер Земли» (г. Томск), международная конференция «Актуальные проблемы естественных наук» (г. Петропавловск, Казахстан), международная конференция «Развитие ТувГУ в XXI веке: интеграция образования, науки и бизнеса» (г. Кызыл), международный симпозиум «Проблемы геологии и освоения недр» (г. Томск), международная конференция «Географические исследования Сибири и Алтае-Саянского трансграничного региона» (г. Барнаул), международная конференция «Экология России и сопредельных территорий» (г. Новосибирск).
По теме диссертации было опубликовано 8 работ, в том числе:
1) Kirpotin S.N, Kvasnikova Z. N., Potapova S.A., Volkova I.I., Volkov I.V., Pyak A.I., Byzaakai A.A., Kolesnichenko L.G., Lushhaeva I.V., Khovalyg A.O., Kuzhevskaia I.V., Chursin V.V., Peregon A.M. Pilot studies of the unique higland palsa mire in Western Sayan (Tuva Republic, Russian Federation) //Atmosphere. 2022. Vol. 13, № 1. P. 1-27. URL: https://doi.org/1O.339O/atmos13010032 (date of access: 26.12.2021) (Q2)
2) Квасникова З.Н., Потапова С.А. Ландшафтно-экологический мониторинг бассейна реки Ак-Суг (Республика Тыва) // Материалы IX международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы естественных наук», посвященной памяти профессора Н.П. Белецкой (19 февраля 2021 г.). - Петропавловск: СКУ им. М. Козыбаева, 2021. - С. 269-275.
3) Потапова С.А., Квасникова З.Н. Климатические изменения в бассейне реки Ак- Суг (Республика Тыва) // Материалы международной научно-практической конференции «Развитие ТувГУ в XXI веке: интеграция образования, науки и бизнеса», посвященной 25- летию Тувинского государственного университета (30 октября 2020 г.). - Кызыл: Изд-во ТувГУ, 2020. - С. 208-212.
4) Потапова С.А. Влияние глобального потепления климата на развитие опасных экзогенных процессов в бассейне р. Ак-Суг (Республика Тыва) // Проблемы геологии и освоения недр : труды XXV Международного симпозиума имени академика М.А. Усова студентов и молодых ученых, посвященного 120-летию горно-геологического образования в Сибири, 125-летию со дня основания Томского политехнического университета. Том 1 / Томский политехнический университет. - Томск : Изд-во Томского политехнического университета, 2021. - 423 с.
Другие работы приведены в списке литературы [Кирпотин, Квасникова, Перегон и др., 2020; Потапова, Квасникова, 2021б].
Структура работы. Диссертация изложена на 87 страницах, состоит из введения, трех глав, заключения и пяти приложений. Список использованной литературы включает в себя 62 источника. Текст иллюстрирован 37 рисунками и 9 таблицами.
Исследуемая территории расположена в поясе гор Южной Сибири, в пределах южного макросклона горной цепи Западный, Саян, на Алашском плато, в бассейне реки Ак- Суг. В геологическом отношении принадлежит к Алтайско-Саянским складчато-глыбовым геоструктурам, которые обрамляют с юго-запада Сибирскую платформу. По современной структуре Западный Саян является крупным сводо-блоковым поднятием, испытывающим дифференцированные движения в различных блоках, сложен он преимущественно породами кембрия и силура, относится к каледонским сооружениям.
В геоморфологическом отношении исследуемая территория входит в состав Южносибирской геоморфологической страны, в Кузнецко-Тувинскую провинцию разновысотных гор, нагорий и глубоких котловин, в область Западный Саян, которая является сложным горстом с узкими котловинами байкальского типа, с глубоко- и сильно расчлененными эрозионно-денудационными местами ледниково-эрозионными средневысотными и высокими горами. Доминирующими экзогенными рельефообразующими процессами в пределах исследуемого района являются гравитационно-склоновые (обвалы, осыпи и т.д.), а также локально наблюдаются формы рельефа, обусловленные криогенными процессами (криогенная солифлюкция, термокарст и т.д.), подземноводными, водно-эрозионными, склоново-гидрогенными процессами на склонах, сложенных рыхлыми отложениями, интенсивное размытие которых происходит в основном во время снеготаяния и ливневых дождей.
Абсолютные высоты на исследуемой территории изменяются от 1120 до 3122 м. Средняя высота составляет около 1933 м. Наибольшую площадь занимают высоты от 2000 до 2200 м (26,77 % от общей площади), наименьшую - от 2900 м и выше (1,57 % от общей площади). По крутизне склонов преобладают пологие (угол наклона 10-20°), а по солярной экспозиции склоны южной и северной ориентации.
Для территории характерна хорошо развитая сеть водотоков. В северо-восточной части территории расположена большая часть озер, по происхождению озера преимущественно каровые и моренно-подпрудные. В долине р. Аддыр-Хем расположен озерково-болотный комплекс, в пределах которого озера преимущественно термокарстового происхождения.
Для территории характерно изменение климатических условий. Наблюдается увеличение среднегодовой температуры воздуха, увеличение количества осадков и увеличение континентальности климата. Таким образом, в целом изменение климата в пределах исследуемой территории совпадает как с общемировой тенденцией к потеплению, так и с региональной.
Согласно карте почвенно-географического районирования, исследуемая территория относится к суббореальному географическому поясу, к центральной лиственно-лесной, лесостепной и степной почвенно-климатической области, к почвенно-климатической фации умеренных длительно промерзающих почв Тувинско-Южно-Забайкальской почвенной провинции.
Согласно карте зон и типов поясности растительности, исследуемая территория относится к бореальному (таежному) Саяно-Тувинскому типу поясности растительности гор. Формирование растительности Тувы происходило под достаточно сильным влиянием окружающих территорий, отмечается флористическая близость к Алтаю и Монголии. Современное распределение основных типов растительности сопряжено с рельефом, а существенными геоботаническими закономерностями являются наличие вертикально-поясных смен и экспозиционная асимметрия растительного покрова.
Согласно карте физико-географического районирования России, исследуемая территория относится к Алтае-Саянской горной стране, к континентальной таежной и таежной-степной с тундровым высокогорьем (южносибирской) горной области. При составлении ландшафтной карты нами было выделено 4 типа местности и 123 вида урочищ, типы местности были выделены на основе карты геоморфологических ярусов.
Преобладающим типом местности является среднегорный тундрово-лесной. Он включает в себя наибольшее количество видов урочищ и характеризуется максимальным показателем коэффициента сложности. Для всех типов местности характерно отсутствие доминирующих видов урочищ.
При анализе оценки чувствительности ландшафтов бассейна р. Ак-Суг к развитию опасных экзогенных процессов было выявлено, что большая часть исследуемой территории относится к категории со средней чувствительностью. Участки с низкой чувствительностью приурочены преимущественно к низкогорному геоморфологическому ярусу и занимают 2 % от общей площади. Участки с высокой чувствительностью неравномерно рассредоточены по исследуемой территории и занимают 16% от общей площади.
Таким образом можно сделать вывод, что совокупность физико-географических условий, сложная морфологическая структура ландшафтов, влияние глобального изменения климатических условий делают данную территорию уязвимой к развитию опасных экзогенных процессов, что может повлечь за собой уменьшение разнообразия ландшафтов и изменению ландшафтной структуры.
В геоморфологическом отношении исследуемая территория входит в состав Южносибирской геоморфологической страны, в Кузнецко-Тувинскую провинцию разновысотных гор, нагорий и глубоких котловин, в область Западный Саян, которая является сложным горстом с узкими котловинами байкальского типа, с глубоко- и сильно расчлененными эрозионно-денудационными местами ледниково-эрозионными средневысотными и высокими горами. Доминирующими экзогенными рельефообразующими процессами в пределах исследуемого района являются гравитационно-склоновые (обвалы, осыпи и т.д.), а также локально наблюдаются формы рельефа, обусловленные криогенными процессами (криогенная солифлюкция, термокарст и т.д.), подземноводными, водно-эрозионными, склоново-гидрогенными процессами на склонах, сложенных рыхлыми отложениями, интенсивное размытие которых происходит в основном во время снеготаяния и ливневых дождей.
Абсолютные высоты на исследуемой территории изменяются от 1120 до 3122 м. Средняя высота составляет около 1933 м. Наибольшую площадь занимают высоты от 2000 до 2200 м (26,77 % от общей площади), наименьшую - от 2900 м и выше (1,57 % от общей площади). По крутизне склонов преобладают пологие (угол наклона 10-20°), а по солярной экспозиции склоны южной и северной ориентации.
Для территории характерна хорошо развитая сеть водотоков. В северо-восточной части территории расположена большая часть озер, по происхождению озера преимущественно каровые и моренно-подпрудные. В долине р. Аддыр-Хем расположен озерково-болотный комплекс, в пределах которого озера преимущественно термокарстового происхождения.
Для территории характерно изменение климатических условий. Наблюдается увеличение среднегодовой температуры воздуха, увеличение количества осадков и увеличение континентальности климата. Таким образом, в целом изменение климата в пределах исследуемой территории совпадает как с общемировой тенденцией к потеплению, так и с региональной.
Согласно карте почвенно-географического районирования, исследуемая территория относится к суббореальному географическому поясу, к центральной лиственно-лесной, лесостепной и степной почвенно-климатической области, к почвенно-климатической фации умеренных длительно промерзающих почв Тувинско-Южно-Забайкальской почвенной провинции.
Согласно карте зон и типов поясности растительности, исследуемая территория относится к бореальному (таежному) Саяно-Тувинскому типу поясности растительности гор. Формирование растительности Тувы происходило под достаточно сильным влиянием окружающих территорий, отмечается флористическая близость к Алтаю и Монголии. Современное распределение основных типов растительности сопряжено с рельефом, а существенными геоботаническими закономерностями являются наличие вертикально-поясных смен и экспозиционная асимметрия растительного покрова.
Согласно карте физико-географического районирования России, исследуемая территория относится к Алтае-Саянской горной стране, к континентальной таежной и таежной-степной с тундровым высокогорьем (южносибирской) горной области. При составлении ландшафтной карты нами было выделено 4 типа местности и 123 вида урочищ, типы местности были выделены на основе карты геоморфологических ярусов.
Преобладающим типом местности является среднегорный тундрово-лесной. Он включает в себя наибольшее количество видов урочищ и характеризуется максимальным показателем коэффициента сложности. Для всех типов местности характерно отсутствие доминирующих видов урочищ.
При анализе оценки чувствительности ландшафтов бассейна р. Ак-Суг к развитию опасных экзогенных процессов было выявлено, что большая часть исследуемой территории относится к категории со средней чувствительностью. Участки с низкой чувствительностью приурочены преимущественно к низкогорному геоморфологическому ярусу и занимают 2 % от общей площади. Участки с высокой чувствительностью неравномерно рассредоточены по исследуемой территории и занимают 16% от общей площади.
Таким образом можно сделать вывод, что совокупность физико-географических условий, сложная морфологическая структура ландшафтов, влияние глобального изменения климатических условий делают данную территорию уязвимой к развитию опасных экзогенных процессов, что может повлечь за собой уменьшение разнообразия ландшафтов и изменению ландшафтной структуры.
