Оценка нарушенности растительного покрова природного парка «Нумто» (Ханты-Мансийский автономный округ - Югра)

Природный парк «Нумто», расположенный в Ханты-Мансийском автономном округе, был создан в 1997 г. с целью сохранения уникальных природных комплексов Сибирских Увалов, имеющих экологическое, историческое и этнографическое значение, а также для защиты мест проживания и хозяйственной деятельности малочисленных народов Севера. Удаленность от основных транспортных путей во многом способствовала хорошей сохранности традиционных форм хозяйственной деятельности, языка и культуры проживающих здесь представителей малочисленных народов Севера (ненцев и ханты). В 1999 г. ПАО «Сургутнефтегаз» получило лицензию на геологическое изучение и оценку запасов, а в 2004 г. оценочная лицензия была заменена лицензией на добычу нефти. Осуществление недропользования потребовало изменения зонирования парка, что привлекло внимание широких слоев общественности, обеспокоенной возможными негативными последствиями. Развернутая «Greenpeace» кампания в средствах массовой информации собрала 35 000 подписей против изменения зонирования парка «Нумто» и продолжения нефтедобычи [26]. Обсуждение природопользования проводилось на публичных слушаниях, в результате чего был принят компромиссный вариант, допускающий добычу нефти, но сохраняющий в неприкосновенности участки, наиболее важные для традиционного природопользования. Этот вариант зонирования был одобрен федеральным Министерством природных ресурсов в 2016 г.

Ситуация, при которой на особо охраняемой природной территории проводится добыча нефти, требует постоянного контроля за состоянием экосистем. Целью представленной работы является оценка состояния растительного покрова парка, проведенная авторами в 2018–2019 гг.

Район исследований

Парк «Нумто» расположен на севере ХМАО – Югры, практически в самом центре ЗападноСибирской равнины. Его площадь составляет 5,6 тыс. км2. Участки распределенного фонда недр занимают 87% территории парка (рис. 1), однако добыча нефти в настоящее время проводится только в его южной части.

Рис. 1. Расположение природного парка «Нумто»

По схеме геоботанического районирования [16] территория парка располагается в центральной части северотаежной подзоны. Из-за слабого дренирования лесные экосистемы не имеют здесь широкого распространения и занимают 23% площади. Доминирующим типом экосистем являются болота. Территория Парка лежит на разделе двух крупных болотных зон – бугристых болот (мерзлых) и олиготрофных сфагновых болот (немерзлых) [2]. Леса, среди которых преобладают сосняки лишайниковые, приурочены к дренированным участкам: возвышениям Сибирских Увалов, приречным террасам р. Казым и ее притоков. Многолетнемерзлые породы с температурой, близкой к 0°С, встречаются отдельными участками под бугристыми торфяниками. Широкое распространение многолетнемерзлых пород делает ландшафты парка уязвимыми к современным процессам потепления климата. Более подробное описание природных условий парка «Нумто» приведено в монографиях [3; 15].

В ходе полевых работ были уточнены типы техногенных нарушений, проведены учеты флористического разнообразия. На площадках разведочного бурения осуществлено описание восстановительных смен растительности. В результате исследований флоры подсчитан индекс синантропизации (доля синантропных видов по отношению к общему числу видов флоры). В типичных биотопах Парка на водоразделе р. Казым и оз. Нумто отобран керновый материал для длительных древесно-кольцевых хронологий (ДКХ), по которому проведена оценка изменения экологических условий и частоты возникновения природных пожаров [24; 18; 19]. Использована стандартизация рядов ширины годичных колец методом двойного экспоненциального сплайна (по ходу роста и обратно) [5] с последующим проявлением природных циклов, управляющих состоянием экосистем парка, методом линейных фильтров [20]. Оценка параметров проявленных циклов проведена методами автокорреляции и спектрального анализа Фурье [24].

Материалы и методы

Изучение нарушений экосистем на территории парка «Нумто» проведено с применением данных дистанционного зондирования (ДДЗ) – космоснимков высокого и сверхвысокого разрешения. Для оценки динамики нарушенности проведено дешифрирование снимков 2011 г. (начальный этап освоения) и 2018 г. (современный этап). В 2018 г. использованы спутниковые изображения Sentinel-2 с разрешением 20 м в мультиспектральном диапазоне, находящиеся в открытом доступе на сайте геологической службы США. На снимках выделяли промышленные объекты: разведочные скважины, кустовые площадки, дожимные насосные станции, гидрокарьеры и прилегающие к ним водоемы, автодороги, коридоры ЛЭП и трубопроводов. Для площадных объектов была подсчитана занимаемая площадь, для линейных – протяженность, подсчитан процент занимаемой площади от общей площади лицензионного участка, проведено сопоставление результатов 2011 и 2018 гг.

Результаты и обсуждение

Динамика флоры и растительности. К настоящему времени флористические исследования на территории парка «Нумто» выявили 265 видов высших сосудистых растений из 58 семейств [3; 4]. Промышленное освоение нефтяных месторождений в южной части Парка и активное развитие транспортной инфраструктуры привели к появлению здесь более 60 новых для Парка адвентивных видов растений, распространяющихся по нарушенным местообитаниям – насыпям и канавам вдоль автодорог, территории вахтовых поселков, отсыпкам буровых площадок и т. п. В ходе исследований 2011– 2018 гг. отмечены новые местонахождения для ряда заносных видов – тимофеевки луговой ( Phleum pratense L.), ячменя гривастого ( Hordeum jubatum L.), щавеля курчавого ( Rumex crispus L.), донника белого ( Melilotus albus Medik), костреца безостого ( Bromopsis inermis (Leyss.) Holub), лисохвоста лугового (Alopecurus pratensis L.), тростника южного ( Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud.) и целого ряда других видов. В 2018 г. на зарастающих площадках разведочного бурения отмечено 2 новых для Парка вида, не отмечавшиеся ранее – ива пятитычинковая ( Salix pentandra L.) и горец шероховатый ( Persicaria scabra (Moench.) Mold.), а также второе для территории Парка местонахождение редкого вида – гроздовника многораздельного ( Botrychium multiphidum (S.G. Gmel.) Rupr.), занесенного в приложение к Красной книге Ханты-Мансийского автономного округа – Югры (2013). Таким образом, индекс синантропизации флоры парка «Нумто» за последние 15 лет возрос с 7,4 до 26,4%, что напрямую связано с созданием транспортной инфраструктуры, увеличением степени доступности территории и сопоставимо с показателями других особо охраняемых природных территорий Уральского региона: Висимский заповедник – 19,7%, национальный парк «Таганай» – 24,1%, Ильменский заповедник – 24,3% [4; 11; 14].

Важным фактором природной динамики являются лесные пожары. Происходили они преимущественно в западной части Парка, в устье р. Ай-Курьех при впадении ее в р. Казым, на значительном удалении от промышленных объектов и поселений коренных жителей, что позволяет сделать вывод о природном происхождении. Анализ космоснимков позволил установить, что пожары возникли и продолжались почти весь летний период 2013 г. Наиболее пострадали от пожаров лишайниковые сосняки.

Одним из проявлений устойчивости экосистем является восстановление растительного покрова на участках нарушений. Нами было проведено обследование 6 площадок разведочных скважин, пробуренных в различные периоды – от конца 1980-х гг. до середины 2010-х гг., на 4 из которых проводилась биологическая рекультивация. Наблюдения показали, что скорость и характер восстановления растительного покрова определяются степенью увлажнения субстрата, гранулометрическим составом почв и типом прилегающей к площадке растительности.

На площадках разведочного бурения 1980-х гг., расположенных в сосновом лесу, к настоящему времени сформировался сомкнутый покров из подроста сосны высотой до 3 м, степень проективного покрытия травяно-кустарничкового и мохового ярусов достигает 70–90%.

На площадке бурения 1990-х гг. восстановление выражено слабее. Здесь на песчаном субстрате сформировались разреженные группировки из иван-чая, подроста березы и сосны высотой до 1 м (рис. 2).

На современных площадках бурения проводится биологическая рекультивация путем внесения измельченного торфа и высадки черенков ивы и саженцев сосны. При относительно близком уровне грунтовых вод степень приживаемости саженцев до 50% и более. Травяно-моховый ярус формируется, преимущественно, в понижениях микрорельефа с более высоким уровнем увлажнения. На высоких песчаных насыпях и расчистках, где уровень грунтовых вод находится глубоко от поверхности, эффективность биологической рекультивации практически нулевая, саженцы приживаются только у основания насыпей, относительно хорошо увлажненных.

а)

Рис. 2. Восстановление растительности на площадках разведочного бурения: а) Площадка разведочного бурения 1990-х гг. (20 лет после прекращения воздействия); б) Площадка разведочного бурения 2010-х гг. с саженцами ивы

б)

Таким образом, скорость восстановления растительного покрова замедленная, что связано с малой гумусностью песчаных почв, слабым увлажнением и низким запасом элементов минерального питания растений.

Дендрохронологическая индикация природных условий. Исследование ДКХ показало, что пожары регулярно возникают на территории Парка. К примеру, ширина годичных колец сосны возрастом 386 лет, произрастающей на берегу р. Казым, испытывала значительные колебания в силу как природноклиматических факторов, так и низовых пожаров. Частота пожаров была в целом невелика (1670, 1727, 1826, 1863, 1888, 1914 гг.), после них в течение ряда лет прирост выживших деревьев сосны существенно увеличивался. Увеличение прироста в начале XX столетия также, очевидно, связано с последствиями низовых пожаров. С 1930-х гг. по настоящее время отмечается выраженный тренд уменьшения прироста на фоне его мелких флуктуаций, зримого увеличения прироста, обычно фиксируемого в этот период в силу известного потепления климата, не наблюдается. Большинство аномально узких колец связано с неблагоприятными условиями вегетационного периода (1818, 1882 и другие годы). В настоящее время ДКХ свидетельствуют о естественном спаде прироста сосны на территории Парка, что определяет в целом низкую биопродуктивность сосновых древостоев и усыхание старых деревьев [8; 9; 13].

Анализ ДКХ сосны с тест-полигона коренного берега р. Казым показал наличие в ней целого ряда статистически достоверных циклов разной протяженности (4; 7; 11; 19; 34; 47; 55; 77 лет, а также цикл около 200 лет). Циклы эти широко распространены в колебаниях природной среды разных регионов [18]. Они имеют разную природу: солнечную (например, 11-летний цикл Вольфа), планетарную приливно-отливную (18,4–19-летний лунный деклинационный цикл), геофизическую и др. В конечном итоге они определяют колебания климата, подземных и поверхностных вод, периодичность пожаров (рис. 3).

В ДКХ кедра на торфянике вблизи объектов нефтедобычи четко прослеживается длительная депрессия роста, начавшаяся с прогрессирующим заболачиванием в начале XIX столетия. Судя по ДКХ, до этого биоценоз (очевидно, послепожарного происхождения) изначально не был заболоченным. C наступлением XX столетия отмечается увеличение прироста, связанное с потеплением климата, которое прерывается в кратковременный период похолодания 1970-х гг. Однако с 1980-х гг. потепление вновь проявляется в приросте кедра (как и сосны на болотах), а в 1990-х гг. исследованный участок оказывается затронут геологоразведочными работами (прокладка зимника, частичное нарушение мохового покрова), что привело к скачкообразному увеличению прироста в виде аномальной креневой древесины. К настоящему времени аномальная составляющая прироста уменьшилась, но климатический сигнал, свидетельствующий о потеплении, остался на высоком уровне.

Оценка нарушенности природных комплексов по материалам ДДЗ. По классификации антропогенных ландшафтов [12], нарушенные природные комплексы парка «Нумто» отнесены к трем классам: промышленному, линейно-дорожному и лесному. К промышленному классу относятся объекты инфраструктуры нефтедобывающего комплекса: площадки разведочных и эксплуатационных скважин, дожимные насосные станции, электроподстанции, площадки факелов сжигания попутного газа, гидрокарьеры. Линейно-дорожные ландшафты – это постоянные и временные автодороги, коридоры трубопроводов и ЛЭП. К лесному классу отнесены гари (участки лесных пожаров с полностью уничтоженным древостоем) и горельники (древостой частично сохранился).

Прирост ^^^^^^^^ш Цикл

Прирост ^^^^^^^^ш Цикл

Рис. 3. Радиальный прирост сосны с коренного берега р. Казым и его цикличность

В настоящее время промышленные ландшафты с полностью нарушенным растительным покровом занимают 0,4% площади разрабатываемых месторождений, гари и горельники – 1,3%. Площадь нарушений под линейными объектами (транспортными коридорами) оценена в 4,7 км2 (0,4%). Таким образом, нарушенные в ходе освоения месторождений экосистемы занимают 0,8% территории, площадь пирогенных нарушений превышает площадь техногенных.

Площадь ландшафтов промышленного класса, составлявшая в 2011 г. 436 га, в 2018 г. увеличилась более чем вдвое, протяженность автодорог и трубопроводов выросла в 5,7 раз, достигнув 235,6 км. Наибольшие площади среди нарушенных участков в 2018 г. занимали гидрокарьеры с прилегающими водоемами и эксплуатационные кусты скважин (рис. 4). Неблагоприятные процессы, приводящие к деградации ландшафтов (эрозия, подтопление, дефляция) на прилегающих участках, прослеживаются редко и сводятся к подтоплению придорожных полос и приплощадочных понижений из-за нарушения стока. Однако случаи эти, как показал анализ космоснимков, весьма редки. Площадь подтоплений составила 16 га (3,6% от площади всех нарушений) в 2011 г. и 5 га (0,6%) в 2018 г. Минеральное загрязнение прилегающей территории вследствие смыва и воздушного переноса грунта от кустовых оснований проявляется слабо.

Площадки разведочного бурения

• ■    Кусты добывающих скважин

• ■    Производственные объекты (дожимные насосные станции, электроподстанции и др.)

• ■    Гидрокарьеры

• ■    Иные нарушения (расчистки, насыпные основания)

Рис. 4. Структура техногенных нарушений

В последнее десятилетие с использованием ДДЗ выполнено большое количество оценок нару-шенности на месторождениях нефти и газа в Западной Сибири [8; 9; 21–23]. Сопоставление с результатами, полученными на сопредельных территориях, показывает, что на обследованном участке уровень техногенного воздействия низкий. Так, на Уренгойском месторождении подверглось преобразованию не менее 31,6% площади, из них порядка 7,6% за счет строительства объектов и 24,0% – из-за сопутствующих пожаров [9]. На месторождениях Среднего Приобья, разрабатываемых ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз», объекты инфраструктуры нефтедобычи (без гарей) занимают 3,7% территории [13].

Существуют несколько шкал, нормирующих степень деградации природных комплексов в зависимости от нарушенности. Согласно Б. Н. Кочурову (2003), если трансформированные ландшафты охватывают менее 10% территории (что в настоящий момент наблюдается в парке «Нумто»), степень деградации природных комплексов и уровень экологической опасности следует оценить, как низкий. На основании анализа нарушенных нефтедобычей участков в Нижневартовском районе ХМАО – Югры, проведенного И. С. Аитовым (2006), для самовосстановления северотаежной растительности до зонального типа необходима сохранность не менее 75% растительного покрова. В настоящее время степень нарушения коренной растительности в Парке существенно меньше, что дает основания для положительного прогноза восстановительной динамики. Более сложные методики определения степени нарушенности, основанные на анализе уровней нарушений и соотношения площади разных типов экосистем, в частности, вычисление интегрального индекса антропогенной преобразованности [6] или комплексного индекса антропогенной нарушенности экосистем [25; 27], также показали, что территория парка «Нумто» относится к слабонарушенным ландшафтам. Участки промышленного освоения Парка относятся по классификации антропогенной преобразованности [7; 8] к зоне «косвенных» нарушений и имеет низкий комплексный индекс антропогенной нарушенности (< 0,20).

При оценке допустимой антропогенной (рекреационной) нагрузки в природных парках высказывалось мнение, что запрет на воздействие должен охватывать 1/3 площади, хотя при таком зонировании существует угроза, что 2/3 эксплуатируемых площадей «съедят» оставшуюся относительно «ди- кую» треть [17]. Существующий режим природопользования на территории парка «Нумто», запрещающий какие-либо виды работ и передвижение персонала вне промышленных и жилых объектов, обеспечивает сохранность территории; показатели нагрузки далеки от критического уровня. Действующее зонирование парка «Нумто» сохраняет в неприкосновенности участки в восточной части парка, традиционно используемые в качестве оленьих пастбищ. Участки промышленного воздействия используются коренным населением значительно меньше, а при существующей площади нарушенных земель, составляющей немногим более 2%, потенциал традиционного природопользования не претерпевает существенного влияния.

Заключение

За период 2011–2018 гг. техногенная нагрузка и степень нарушенности увеличились, хотя не достигли критических отметок. Техногенное воздействие в настоящий период локализовано в южной части Парка, относительно слабо используемой коренным населением для традиционных форм природопользования. Существенно выросла протяженность линейных объектов (дорог и трубопроводов). Воздействие промышленных объектов сводится к изъятию части территории, иногда – к нарушению гидрологического режима, однако масштабного изменения биотопов не наблюдается. Наиболее выраженным процессом изменения биоразнообразия является внедрение адвентивных видов флоры на ограниченных участках техногенных нарушений и в их ближайшем окружении, однако адвентивные виды будут распространяться только на ограниченных участках вдоль дорог и буровых площадок.

Трансформация биотопов происходит преимущественно вследствие природных пожаров, затрагивающих в основном сосновые лишайниковые боры на приречных террасах. Скорость восстановления растительного покрова на нарушенных участках как техногенных, так и пирогенных нарушений низкая, что связано с преобладанием почв песчаного механического состава, обеднённых элементами минерального питания растений, малой теплообеспеченностью и зачастую неблагоприятным водным режимом.

Несмотря на рост площади нарушенных экосистем, уровень техногенного воздействия остается низким и экосистемы Парка имеют «запас прочности», а возможности традиционного природопользования сохраняются.