Оценка динамичности экосистем под влиянием пыльных бурь (на примере востока Ставропольского края)

DOI:

Особенностью Прикаспийской низменности, в том числе, восточных районов Ставропольского края (Левокумского, Нефтекумского, Курского, Степновского района), является аридизация климата, являющаяся устойчивой тенденцией повышения среднегодовых температур и снижения годового количества осадков. На фоне таких климатических изменений и высокой антропогенной нагрузки (данная территория является частью Кизлярских пастбищ, в течение многих десятилетий использующихся для выпаса малого рогатого скота) с 2017 г. проявляется учащение и интенсификация пыльных бурь [11]. Увеличивающиеся в результате дефляции площади открытых песков представляют угрозу для продовольственной безопасности в регионе в связи со снижением поголовья, а также для транспортной доступности отдаленных населенных пунктов и скотоводческих точек [4; 10].

Выявление наиболее динамичных областей необходимо для планирования маршрутов полевых обследований, выбора периодичности картографирования при дистанционном мониторинге, а также при планировании мероприятий по борьбе с опустыниванием [1; 2; 6–9; 13; 15].

Материалы и методы

Выбор периодичности повторного картографирования основывается на методике Б.В. Виноградова [3]. Согласно классификации Б.В. Виноградова, по скорости экзодина-мических смен экосистемы подразделяются на типы в соответствии с соотношением ежегодных изменений площадей; для каждого типа установлена оптимальная периодичность повторных наблюдений (см. таблицу).

Так, для стабильных экосистем (изменения менее 0,5 % общей площади в год) требуется повторное картографирование раз в 8–10 лет, тогда как для динамических экосистем (изменения более 3 % общей площади в год) требуется инвентаризация изменений каждый год. Карты динамичности площадей песков составляются для периода 2000–2023 гг. (с учетом переломного периода в 2017 г.).

Описанные в таблице значительные периоды повторяемости картографирования связаны с тем, что ежегодное получение данных с использованием аэрофотосъемки в ХХ в. было затруднительным и дорогостоящим. Современные методики подразумевают использование материалов космической съемки с повторяемостью 7–14 дней. Также одним из ключевых отличий является сплошной

Динамичность экосистем и оптимальная повторяемость наблюдений

Типы экосистем	Ежегодные изменения площади, %	Периодичность повторных наблюдений, лет
Стабильные	<0,5	8–10
Относительно устойчивые (умеренно динамичные)	1	6–8
Средне динамичные	2	3–5
Динамичные	>3	1–2

Примечание. Источник: [1].

сбор прямых данных на всю исследуемую территорию, без применения выборочного способа [14].

Учет всех факторов количественной динамики экосистем дистанционными методами невозможен, в связи с чем картографирование проводилось только для простых экосистем – площадей территорий, занятых открытыми песками, на основе регулярной сетки со стороной 2 км. Открытые пески дешифрировались визуальным способом с использованием спутниковых снимков «Landsat» и «Sentinel», предоставляющих мультиспект-ральные растровые данные достаточного пространственного разрешения и контрастности для выявления открытых песков и областей их зарастания [12; 14]. Для создания изоли-нейной карты применялась интерполяция данных ячеек регулярной сетки.

Климатические данные, необходимые для определения повторяемости пыльных бурь и среднегодовых сумм осадков, были получены с помощью сервиса «Погода и климат» .

Результаты и обсуждение

Большая часть (2,9 тыс. из 5,3 тыс. объектов) выявленных массивов открытых песков имеет площадь менее 1 га и располагается на востоке Степновского и в Курском районах – в области проведения большого количества лесомелиоративных работ на Терских песках. Данные очаги дефляции являются стабильными, мало изменяются как в течение года, так и за весь период исследования, в связи с чем площадь открытых песков на территории этих районов изменялась слабо (до 20 % за 30 лет) [4; 10].

С помощью архива климатических данных определена динамика пыльных бурь в динамичный период. Всего за 2017–2022 гг. метеостанциями зарегистрировано 84 пыльные бури общей продолжительностью 146 дней, из них 40 дней пришлось на весенний, 65 – на летний и 41 день – на осенний период. Чаще всего за исследуемый период пыльные бури случались в августе и сентябре (31 и 30 дней соответственно), эти месяцы почти в каждый год отмечались по наибольшей общей продолжительности пыльных бурь;

реже всего – в ноябре (2 дня). Преобладающим направлением ветра было восточное в более чем 80 % дней), изредка отмечались северное, северо-западное, северо-восточное, западное, южное и юго-восточное направления [5].

Схема динамичности экосистем (см. рисунок) представляет собой отображение среднегодового процента изменения площади песков, рассчитанное по формуле:

• л St = f S 2 S x ioo l /t,

I S )/ где S – общая площадь исследуемой территории; S1 – площадь открытых песков в предыдущий год; S2 – площадь открытых песков в текущий год исследования; t – количество лет в исследуемом периоде.

Так, по результатам картографирования и интерполяции полученных результатов можно выделить два периода динамичности открытых песков на северо-востоке Ставропольского края – период относительной устойчивости (2000–2016 гг.) и динамичный период (2017–2023 гг.), связанный в том числе с активным возобновлением растительности на эоловых песках (см. рис. 1). Изменения растительного покрова в результате чрезмерной пастбищной нагрузки и воздействия пыльных бурь можно отнести к катастрофическим сменам (сукцессиям). Происходят посткатастрофические смены – вторичные демутационные сукцессии [3].

На юго-востоке пески за весь рассматриваемый период остаются стабильными и относительно устойчивыми, за исключением граничащего с Республикой Дагестан участка (восток Курского района) средней динамичности в 2020–2023 годах.

В 2023 г. климатические условия резко отличались от 2020–2022 гг., в том числе годовое количество осадков. В связи с этим высокая динамичность на территории Левокумского и Нефтекумского районов обеспечена не увеличением, а резким сокращением площадей открытых песков за счет разрастания псаммофитов – преимущественно, однолетников: солянка сорная (Salsola tragus L.), кумарчик (Agriophyllum pungens (Vahl) Link ex A. Dietr.), паслен рогатый (Solanum cornutum Lam.). Данная растительность является сорной в пастбищном отношении и, в связи с осенним отмиранием, не может полноценно закреплять пески. В связи с развивающимся на территории исследования семенным опустыниванием, естественное восстановление пастбищных фитоценозов невозможно без мероприятий по обогащению видового состава путем посева или подсева семян кормовых и многолетних трав, собранных на территории заказников и других участков сохранившейся исконной степи [11].

Заключение

Оперативная оценка динамичности экосистем даже по одному параметру позволяет в сжатые сроки установить оптимальную периодичность мониторинга и выявить требующие применения мер по борьбе с опустыниванием участки, что особенно важно в условиях возрастающей аридизации климата на территории юга Европейской части России.