Влияние ландшафтно-экологических изменений на трансформацию речного стока двух водосборов-аналогов в юго-западной части Обь-Иртышского бассейна

Цель. Рассмотрена трансформация речного стока (сравнивались два периода 1959–1980-е и 2008–2016 гг.) на примере двух аналоговых по площадным характеристикам и природно-ландшафтным условиям водосборов рек Ницы и Пышмы – правых притоков р. Туры (бассейн р. Оби). Данные водосборные территории отличаются только по степени антропогенной преобразованности, что позволяет их рассматривать в качестве интересных объектов для сравнительного анализа.

Процедура и методы. В качестве первичных гидрологических данных были отобраны средние значения ежемесячных расходов воды, максимальные и минимальные расходы воды. В увязке с динамикой гидрологических характеристик рассмотрены тенденции изменения климата, показан их вклад в формирование стока рек Ницы и Пышмы. Установлено, что динамика климата на данном этапе не вносит существенного вклада в изменение структуры жидкого стока рассматриваемых рек. Оценены тенденции абиотизации ландшафтов в двух исследуемых водосборах на основе анализа динамики землепользования, расчёта скорости изменения площади антропогенных объектов и степени фрагментации территории бассейновой суши искусственными рубежами. Выявлено, что наиболее трансформированным водосбором является речной водосбор.1

Результаты. Выявлено, что наиболее преобразованным является водосбор р. Ницы (78% антропогенно-модифицированных и техногенно-преобразованных ландшафтов и 14% нефрагментированной территории в сравнении с 58% и 20% в пределах водосбора р. Пышмы соответственно). Оценено влияние антропогенной трансформации ландшафтов (в форме усиления абиотизации территории водосбора за счёт увеличения в его пределах площади антропогенно-модифицированных и техногенно-преобразованных ландшафтов и её фрагментации площадными антропогенными объектами и линейными техногенны ми рубежами) на изменение объёмов стока воды двух рек. Увеличивающаяся степень абиотизации и фрагментации территории водосборов способствует большему отклику р. Ницы на климатические изменения, что наблюдается в форме возрастания роли весеннего половодья и увеличения риска неблагоприятных гидрологических явлений.

Теоретическая и/или практическая значимость. Используемый подход, базирующийся на оценке фрагментации бассейновых ландшафтов, представляет интерес для прогнозирования колебания речного стока и изучения механизмов транспортировки загрязняющих веществ со стоком воды и наносов в условиях потепления климата и роста его нестабильности. В заключении предложено оценивать экологическое состояния водосборов по сумме параметров: запасов фитомассы в динамике, степени фрагментации территории площадными и линейными объектами антропогенного (в т. ч. техногенного) происхождения и тенденции её изменения, динамики поверхностной и подземной составляющих стока, изменения доли весеннего половодья и летне-осенних паводков в структуре речного стока, динамики речного стока за гидрологические фазы, наличия и повторяемости катастрофических гидрологических явлений (аномально высоких половодий, наводнений, обмелений реки и т. д.).

1. Алексеевский Н.И. Речной сток: географическая роль и индикационные свойства // Вопросы географии. 2012. Вып.133. С.48–71.

2. Воскресенский К.П. Норма и изменчивость годового стока рек Советского Союза. Л.: Гидрометеоиздат, 1962. 552 с.

3. Глазовская М.А. Ландшафтно-геохимические системы и их устойчивость к техногенезу // Биогеохимические циклы в биосфере / отв. науч. ред. А.Г.Назаров. М.: Наука, 1976. С.99–118.

4. Голосов В.Н., Сидорчук А.Ю., Чернов A.B. Малые реки как наиболее уязвимое звено речной сети // Эрозионные и русловые процессы. 1996. Вып.2. С.56–70.

5. Горшков С.П. Организованность биосферы и устойчивое развитие // Жизнь Земли. 2015. Вып.37. С.62–84.

6. Горшков С.П. Речные бассейны как главные звенья биосферы // Меняющийся мир: географический подход к изучению / пер. с англ. Р.Дж.Бэрри, Т.В.Бочкарева, А.А.Величко и др. М.: Прогресс, 1991. С.257–263.

7. Горшков С.П. Учение о биосфере. Введение. М.: МГУ, 2007. 118 с.

8. Горшков С.П. Экзодинамические процессы освоенных территорий. Москва: Недра, 1982. 286 с.

9. Западная Сибирь / отв. ред. Г.Д.Рихтер. М.: АН СССР, 1963. 490 с.

10. Захаров К.В. Оценка степени фрагментации местообитаний диких животных искусственными рубежами (на примере Московского региона) // Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отдел биологический. 2015. Вып.120. № 2. С.3–10.

11. Исаченко А.Г. Ландшафты СССР. Л.: ЛГУ, 1985. 320 с.

12. Калинин В.М., Ларин С.И., Романова И.М. Малые реки в условиях антропогенного воздействия (на примере Восточного Зауралья). Тюмень: ТюмГУ, 1998. 220 с.

13. Карпечко Ю.В., Бондарик Н.Л. Гидрологическая роль лесохозяйственных и лесопромышленных работ в таежной зоне Европейского Севера России. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2010. 225 с.

14. Карта растительности Свердловской области. М–б 1:2 500 000. Москва: Роскартография, 1997.

15. Коронкевич Н.И., Мельник К.С. Влияние урбанизированных территорий на речной сток в Европе // Известия РАН. Серия географическая. 2019. № 3. С.78–87. DOI: 10.31857/S25875566201937887

16. Коронкевич Н.И., Мельник К.С. Гидрологические последствия изменения землепользования в бассейне реки Москвы // Известия РАН. Серия географическая. 2015. № 5. С.38–45.

17. Коронкевич Н.И. Преобразование водного баланса. М.: Наука, 1973. 119 с. 18. Корытный Л.М. Бассейновая концепция: от гидрологии к природопользованию // География и природные ресурсы. 2017. Вып.2. С.5–16.

18. Крестовский О.И. Влияние вырубок и восстановления лесов на водность рек. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 118 с.

19. Кузнецов М.С. Понятие «противоэрозионная стойкость почв» и классификация почв по противоэрозионной стойкости // Эрозия почв и русловые процессы / науч. ред. Н.И.Маккавеев, Р.С.Чалов. М.: МГУ, 1981. С.54–66.

20. Куракова Л.И., Романова Э.П. Современные ландшафты: содержание, классификация, тенденции развития // Вестник МГУ. Серия 5. География. 1989. № 5. С.31–37.

21. Мамяченков В.Н. Растениеводство Среднего Урала в 1913–2012 гг.: сто лет реформирования // Научный диалог. 2017. Вып.7. С.144–161.

22. Мандыч А.Ф. Роль водной эрозии в реакции растительности на изменения климата // Известия АН СССР. Серия географическая. 1990. Вып.1. С.18–26.

23. Марунич С.В., Федоров С.Ф. Изменение водного режима водосборов под влиянием лесохозяйственных мероприятий // Труды ГГИ. 1986. Вып.311. С.93–103.

24. Медведков А.А. Среднетаежные геосистемы бассейна р.Енисей в условиях меняющегося климата: дис....канд. геогр. наук. М., 2013. 184 с.

25. Медведков А.А., Котова М.В. Противопожарный потенциал лесов водоохраной зоны озера Байкал (на территории Байкало–Ленского заповедника) // Известия РАН. Серия географическая. 2020. № 5. С.764–775. DOI: 10.31857/S2587556620050118

26. Мильков Ф.Н. Бассейн реки как парадинамическая ландшафтная система и вопросы природопользования // География и природные ресурсы. 1981. № 4. С.11–18.

27. Назаров Н.А., Сирин А.А. Модель и алгоритмы расчета формирования речного стока на лесном водосборе. М.: Междувед. геофиз. ком., 1988. 107 с.

28. Ресурсы поверхностных вод СССР. Гидрологическая изученность. Том 11: Средний Урал и Приуралье. Вып.2. Тобол / под ред. Н.М.Алюшинской. М.: Гидрометеоиздат, 1965. 535 с.

29. Ретеюм А.Ю. Механизмы функционирования геосистем // Известия АН СССР. Серия географическая. 1988. № 6. С.42–48.

30. Ретеюм А.Ю. Физико-географическое районирование и выделение геосистем // Вопросы географии. 1975. Вып.98. С.5–27.

31. Симонов Ю.Г., Симонова Т.Ю. Речной бассейн и бассейновая организация географической оболочки // Эрозия почв и русловые процессы. 2003. Вып.4. С.7–32.

32. Титов И.А. Взаимодействие растительных сообществ и условий среды. М.: Советская наука, 1952. 470 с.

33. Трикар Ж., Кайе А. Проблемы классификации геоморфологических явлений // Вопросы климатической и структурной геоморфологии / под ред. Ю.А.Мещерякова. М.: Изд-во иностр. лит., 1959. С.32–66.

34. Уайт Г. Водные ресурсы США: проблемы использования / пер. с англ. А.Н.Кренке. М.: Прогресс, 1973. 191 с.

35. Урал и Приуралье / отв. ред. И.В.Комар, А.Г.Чикише. М.: Наука, 1968. 461 с.

36. Федоров С.Ф., Марунич С.В. Гидрологическая роль леса. Обнинск, 1985. 43 с.

37. Чалов Р.С. Русловедение: теория, география, практика. Т.1. Русловые процессы: факторы, механизмы, формы проявления и условия формирования речных русел. М.: Изд-во ЛКИ, 2008. 608 с.

38. Швебс Г.И. Теоретические аспекты географо-гидрологических и ландшафтно-гидрологических исследований // Гидрологические исследования ландшафтов: сб. статей / отв. ред. Г.В.Бачурин, Л.М.Корытный. Новосибирск, 1986. С.5–8.

39. Шикломанов И.А. Влияние хозяйственной деятельности на речной сток. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 334 с.

40. Ясинский С.В., Веницианов Е.В., Вишневская И.А. Диффузное загрязнение водных объектов и оценка выноса биогенных элементов при различных сценариях землепользования на водосборе // Водные ресурсы. 2019. Вып.46. № 2. С.232–244. DOI: 10.31857/S0321-0596462232-244

41. European Environment Agency. Landscape fragmentation in Europe. EEA Report № 2. Copenhagen: EEA, 2011. 87 p.

42. Jaeger J.A.G. Landschaftszerschneidung: Eine transdisziplinäre Studie gemäß dem Koncept der Umweltgefährdung. Stuttgart: Ulmer, 2002. 447 p.

43. Le Thuy Ngan, Bregt Arnold K., Halsem, Gerardo E. van Hellegers, Petra J.G.J., Nguyen Lam–Dao Interplay between land–use dynamics and changes in hydrological regime in the Vietnamese Mekong Delta // Land use policy. 2018. Vol.73. P.269–280.

44. Patil R., Pullar D., Wei Y. Understanding hydro–ecological surprises for riverine ecosystem management // Current Opinion in Environmental Sustainability. 2018. Vol.33. P.142–150. DOI: 10.1016/j.cosust.2018.05.021

45. Ponpang-Nga P., Techamahasaranont J. Effects of climate and land use changes on water balance in upstream in the Chao Phraya River basin, Thailand // Agriculture and Natural Resources. 2016. Vol.50. P.310–320. DOI: 10.1016/j.anres.2016.10.005

46. Puyravaud J.-P. Standardizing the calculation of the annual rate of deforestation // Forest Ecology and Management. 2003. Vol.177. P.593–596. DOI: 10.1016/S0378-1127(02)00335-3

47. Rodríguez Erazo N., Armenteras-ascual D., Retana Alumbreros J. Land use and land cover change in the Colombian Andes: Dynamics and future scenarios // Journal of Land Use Science. 2013. Vol.8. P.154–157.

48. Trang N.T.T., Shrestha S., Shrestha M., et al. Evaluating the impacts of climate and land-use change on the hydrology and nutrient yield in a transboundary river basin: A case study in the 3S River Basin (Sekong, Sesan, and Srepok) // Science of The Total Environment. 2017. Vol.576. P.586–598. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2016.10.138