Природные и антропогенные экосистемы речных бассейнов

Sholokhov Moscow State Humanitarian University, Moscow, Russia

Под влиянием человека в речных бассейнах возникают новые экосистемы, которые более стабильны в бассейнах малых рек.

Under the influence of the person in river pools there are new ecosystems which are stable in pools of the small rivers.

Основанием для разделения биосферы на экосистемы служит представление В.И. Вернадского об организованности как неотъемлемом свойстве пространства, занятого живой и неживой материей. Неживая материя Земли организовывает живое вещество посредством экологических функций геоосфер [3]. Наиболее организованными экосистемами на суше следует считать являются бассейны [1], в которых экологические функции геосфер определяются водным потоком.

Крупные речные системы, схожие с современными, существуют на Земле многие миллионы лет. Это объясняется тем, что водотоки обычно фиксируют тектонические нарушения в земной коре и вырабатывают в них свои долины. В процессе развития речных долин в зависимости от геологического строения территории и мощности водного потока формируется рельеф. По рисункам речной сети можно выявлять геологические структуры и характеризовать экологические функции литосферы и гидросферы.

Функционирование речных бассейнов обусловлено характеристиками водного потока и особенностями подстилающих пород. Речной сток формируется в результате активного водного обмена между литосферой, педосферой и растительностью. Поступательное развитие речных бассейнов характеризуется усилением роли живого вещества, что проявляется в уменьшении стока реки и сезонных различий экосистем, увеличении устойчивости и стабильности экосистем. Если экологические функции педосферы подавляются, то увеличивается поверхностная составляющая стока с водосборных территорий, быстро размываются поверхностные отложения. Почвенноэлювиальный слой, как важный резервуар влаги и очиститель фильтрующейся воды исчезает, происходит истощение глубоко залегающих водоносных горизонтов, нарушаются экологические функции всего бассейна.

Направленное развитие речных бассейнов происходит при наличии на водосборах развитого почвенно-растительного покрова и водопроницаемых отложений, которые сдерживают механическую денудацию и предохраняют русловые системы от избытка наносов. Это необходимые условия устойчивого и стабильного развития экосистем и гармоничного проявления ее экологических функций.

В каждом крупном речном бассейне выделяются три функциональные части: многочисленные водосборные массивы с сетью малых рек, связующая система сходящихся долин больших и главной реки и устьевая зона. Максимальная динамика развития характерна для бассейнов малых рек, где экологические факторы геосфер более пластичны. Экосистемы находящиеся в речном бассейне формируют его экологический потенциал, обычно оценивающийся по продуктивности и массе живого вещества.

Развивающиеся экосистемы речных бассейнов обычно характеризуются разрушением поверхностной части литосферы и выносом вещества в моря и океаны. В зависимости от природных условий любая экосистема может

МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ • «Экология человека: здоровье, культура и качество жизни» 47

находиться в трех фазах: развитие, расширение и вырождение. Активное развитие экосистем речных бассейнов происходит на возвышенных участках, где доминируют абиогенные факторы экотопа. На равнинных участках усиливается роль биоценоза, экосистема стабилизируется и усложняется. В низинах и на территориях испытывающих опускание, приходит избыточное накопление органического вещества и деградация биоценоза.

Для крупных бассейновых экосистем европейской части России прослеживается общая схема смены экологических функций геосфер с продвижением вниз по долине. В водораздельной части моренных возвышенностей Центральной России из родников и болот вытекают малые реки слабо эродирующие поверхность, но благодаря притокам растет их водность и эродирующая сила. При уменьшении уклона дна долины, происходит накопление аллювия с сохранением режима преобладания глубинной эрозии. В этой фазе формируются основные экологические характеристики вод, осуществляется активное взаимодействие литосферы педосферы и гидросферы речного бассейна. На равнинах соотношение между аккумуляцией и глубинной эрозией изменяется в сторону динамического равновесия между ними. Русла рек начинают меандрировать, их деятельность становится сбалансированной, формируется отложения пойм и террас.

Антропогенные нагрузки меняют экологические функции геосфер в бассейнах рек на значительных территориях: сокращаются водные ресурсы, изменяется динамика водных потоков, и химический состав вод, происходит заиливание русла, размыв берегов и т.п.[2].

Изучение ускоренной денудации водосборных массивов в средней полосе европейской России показало, что до 90% массы смытого материала задерживается в пределах верхних звеньев гидрографической сети и стимулирует появление новых экосистем в бассейнах малых рек. Примерно 10% смытого материала формирует твердый сток главных рек и транспортируется ими в конечные водоемы стока.

В воду и донные отложения малых рек активно поступают химические элементы размываемых почв и грунтов, которые часто содержат минеральные и органические удобрения, химические вещества свалок, животноводческих комплексов и т.п, Это приводят к ускорению зарастания и заиливания русел, превращению их в бочажины и отмиранию [4].

Регулирование малых рек плотинами вызывает новые русловые процессы: активный пропуск воды во время весеннего половодья, подтопление поймы выше по течению в летнюю межень, сброс воды ниже по течению осенью, когда русло промывается от накопившихся летом загрязнения. Глухие земляные плотины во время половодий часто прорываются, а продукты их размыва откладываются ниже по течению, усиливая заиление русел. В межень сток таких рек прекращается и восстанавливается ниже по течению за счет грунтовых вод и притоков, что создает новые условия функционирования экосистем.

Промышленные районы, поселения и транспортные узлы особенно быстро загрязняют русла малых рек строительным и бытовым мусором. В малых реках механически изменяется форма русел путем возведения инженерных сооружений, искусственных отводов или их полной ликвидации при заборе в трубы. В бассейнах малых рек формируются новые природно-антропогенные ландшафты, в которых может быть нарушена природная сопротивляемость экосистем. Воздействие хозяйственной деятельности на экологические факторы геосфер водосборные части бассейна малых рек может вызвать необратимую реакцию в сети главных долин и свидетельствовать о неприемлемой нагрузке на бассейновую экосистему в целом. Это выражается в значительном увеличении твердого стока главной реки, в резком усилении паводков и снижении меженных расходов, в быстром нарастании дельты и в других явлениях, которые вызывают деградацию существующие экосистемы.

Природные и антропогенные экосистемы речных бассейнов в значительной мере определяются экологическими функциями геосфер, устойчивость которых возрастает от истоков к устью реки. Экосистемы бассейнов малых рек более пластичны и обладают возможностями к трансформации в антропогенном режиме, в то время как в устьевых экосистемах крупных рек под действием антропогенных факторов происходит деградация.