WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 14 |

Российская Академиянаук

Институт водныхпроблем

На правах рукописи

Кузьмина ЖаннаВадимовна

воздействиенизконапорных гидротехническихсооружений на динамику наземныхэкосистем

зоны широколиственныхлесов

центральной и восточнойевропы

25.00.36«Геоэкология»

Автореферат диссертациина соискание ученой степени

доктора географическихнаук

Москва 2007

Работа выполнена в Институтеводных проблем РАН.

Научный консультант:

Доктор географическихнаук Нина Максимовна Новикова

Официальные оппоненты:

Докторгеографических наук АлексейСергеевич Викторов

Доктор географическихнаук Елизавета АлексеевнаВостокова

Доктор географическихнаук Николай ИвановичКоронкевич

Ведущая организация:

Кафедрабиогеографии Географического факультетаМГУ им. Ломоносова

Защита состоится 12ноября 2007 г. в 13 часовна заседании Диссертационного СоветаД.002.040.01 при Институте водных проблем РАН поадресу: Москва, 119333, ул. Губкина, 3.

С диссертацией можноознакомиться в библиотеке ИВП РАН.

Отзывы на автореферат (в 2 экземплярах, заверенные печатьюучреждения) просьба направлять ученомусекретарю Диссертационного Совета Д.002.040.01по адресу: Москва, 119333, ул. Губкина, 3, ИВПРАН,

факс (495) 135-54-15.

Автореферат разослан………………………..2007 г.

Ученый секретарьДиссертационного Совета,

д.г.-м.н.,профессорР.Г. Джамалов

Актуальностьтемы. Гидротехническое строительствосущественно изменяет экологическиеестественные взаимосвязи в пойменныхэкосистемах. Очень часто эти изменения (илинарушения) нельзя заметить сразу же, илидиагностировать тотчас. Зарегулированиестока рек обычно постепенно, на протяжениимногих десятилетий, является основнымфактором разрушения типичных ландшафтов впойменных и дельтовых областях. Следствиемэтих исторических экологических измененийявляется возникновение огромныхэкологических проблем (гибель пойменныхдубовых и ивовых лесов, заболачивание иопустынивание, ухудшение лугов и пастбищна Волге, Днепре, Дону, Каме, Сейме и другихреках Центральной России). Часто ониприводят к настоящим катастрофам, такимкак Аральский кризис (Авакян, Салтанкин,Шарапов, 1987; Антропогенные воздействия наводные ресурсы …, 2003; Глазовский, 1990;Коронкевич, 1990; Коронкевич, Малик, 1992;Положенцев, Савин, 1976; Старцев, 1996; Шульга,2002; Jahrling, 1995; Henrichfreise, 1996; Hochwasserschutzmassnahmen…, 1988;Hugin, Henrichfreise, 1992).

Сегодня известно, что врезультате масштабных гидротехническихпреобразований основательно нарушаютсяландшафты не только в поймах, но и в долинахрек. Последствия этих влияний на долинныеландшафты крупных рек таких как Волга,Кама, Днепр, Дон, Шексна и др. отмечается нарасстоянии до 100 км вдоль по течению и вполосе до 5-10 км вглубь обоих берегов реки(Авакян, Салтанкин, Шарапов, 1987; Hochwasser…,1988).

Экологическиеизменения, вызываемые подобныминарушениями значительно понижаютплодородие почв и продуктивность лугов,иногда влияют даже на здоровье населения(Глазовский, 1990; Ильина, 1997; Плисак, 1981;Плисак, Огарь, Султанова, 1989; Новикова, 2005).Поэтому сохранение типичной пойменнойрастительности во всем мире в последнеевремя рассматривается как международнаяпроблема (The Plan-European Biological and Landscape DiversityStrategy, 1996; Mitlacher, 1997; Petersen et al., 2000; Novikova et al., 2001).

В то же время влияние напойменные и дельтовые экосистемынизконапорных гидротехническихсооружений (НГС) с подпорами воды 2-7 м),которые значительно чаще распространенына европейском континенте, изученонедостаточно. И это связано с объективнымипричинами. Подобные нарушения в ландшафтахимеют неявновыраженный характер, онидостаточно ограничены в пространстве(поймой), отличаются затяжными идлительнопротекающими процессами. Поэтомудо сих пор не оценено их влияние наэкосистемы. К этому следует добавить, чтопойменные ландшафты на большей частиЕвразии менее исследованы, чемводораздельные территории, в силу ихлокального распространения и меньшейхозяйственной значимости. При этом оченьвелика их роль в сохранении разнообразияорганизмов и сообществ, в поддержанииравновесия в круговороте вещества иэнергии. Таким образом, актуальность темы заключается втом, что сегодня стало возможным изучениекак начальных стадий процессов, так и ихотдаленных во времени последствий,связанных с гидротехническимипреобразованиями 30-50-х годов. Кроме того, вовсем мире пришли к пониманию, что необходимновый подход к выделению и сохранениюзаповедных территорий в поймах и дельтах.Сегодня стало совершенно ясно, что простыемеры охраны против прямого антропогенноговоздействия, такого как вырубки, перевыпас,загрязнение, пожары и пр., не способнысохранить экосистемы пойм. При разработкеи планировании различных гидротехническихмероприятий необходимо принимать вовнимание, что пойменные экосистемыинтразональны. Это означает, что в ихразвитии и функционировании главнымявляется гидрологический фактор. Вестественных природных условияхгидрологический режим полностьюопределяет режим грунтовых вод в пойме,формирование и функционирование экосистем(почвенного и растительного покровов, а также животного населения). Факторы такназываемого косвенного антропогенноговоздействия (изменение гидрологическогорежима рек и обводненности прилегающихтерриторий), приводят к полной смене однихэкосистем на другие, менее ценные, менееразнообразные и низкопродуктивные.Актуальность темы также определяется необходимостьювыработки новых подходов к принципамвыделения и поддержания функций именнопойменных заповедников.

В настоящее времясохраняется потребность регулированиярек. При этом требуется анализ и оценкаразвивающихся во времени и пространствепоследствий для природной среды иэкономики. На большей части территорийЦентральной и Восточной Европы ландшафтыречных долин трансформированы в связи состроительством гидротехническихсооружений, нанесен ущерб биоразнообразию,продуктивности и хозяйственной ценностиэкосистем. Возникла проблема трансформации экосистем речныхпойм в условиях зарегулирования речногостока.

Новизна.Таким образом, впервые обозначена проблема существенноговлияния низконапорных гидротехнических сооружений (НГС),отличающегося значительным запаздыванием во времени проявлений последствийпреобразования стока в ландшафтах речныхдолин для решения которой разработанатеория пространственно-временной динамикипойменных экосистем под влияниемНГС.

При созданиинизконапорных гидротехническихсооружений в пойменных ландшафтахпроисходят медленнотекущие (20-50 лет)изменения в цепи геоэкологических связей.

Инициирующимифакторами преобразований ландшафтов поймявляются: изменения режима речного стока ирежима уровня грунтовых вод (УГВ).Проявлением этого становятся измененияамплитуды колебания УГВ, что являетсяведущим фактором в цепи экологическихизменений в пойме.

В почвенном ирастительном покровах ведущими процессамиможно считать изменение характера иинтенсивности почвообразования, а такжеструктурно-функциональные изменения ворганизации экосистем, особенно, ихосновного эдификатора – растительности (наразных экологических уровнях поймы).

Большое количество НГСи повсеместное их распространениеприводит к полному преобразованиюисходных природных ландшафтов речныхдолин. Ареалы преобразованных ландшафтовсливаются в единый сплошной контур впределах отдельных регионов и природныхзон. Таким образом, происходит расширениепо площади (укрупнение или регионализация)локальных нарушений природной среды подвлиянием НГС.

Объектамиисследования являются экосистемы речных поймГермании (средняя Эльба, средний Дунай) иЦентральной России (бассейн р.Сейм).

Выбор объектовисследования обусловлен:

  1. ухудшениемсостояния пойменных заповедных экосистемГермании и России в последнее время;
  2. расположениемречных пойм в пределах одной природнойзоны (широколиственных лесов), что даетвозможность сравнительного изученияприродной среды;
  3. недостаточнойизученностью пойменных экосистем вообще ив пределах зоны широколиственных лесов, вчастности;
  4. интенсивнымхозяйственным использованием поймычеловеком.

Цель и задачиисследования. Целью работыявляется разработка методических основ иоценки последствий создания низконапорныхгидротехнических сооружений для экосистемречных пойм широколиственной зоныЦентральной и Восточной Европы.

В соответствии споставленной целью в работе решалисьследующие задачи:

  1. Выявление и оценкахарактера антропогенных изменений речногостока и заливания поймы при создании НГС нафоне естественных гидрологических иклиматических флуктуаций в пределахрегионов исследования:
  1. анализ измененийводного режима (т.е. колебаний во временисреднегодовых, максимальных и минимальныхуровней и расходов воды) за весь периодинструментальных наблюдений;
  2. выявлениемноголетних и сезонных изменений основныхклиматических характеристик (атмосферныхосадков и температуры воздуха: средней,максимальной и минимальной);
  3. определениеособенностей заливания пойм призарегулировании.
  1. Изучениезакономерности трансформации природнойсреды во времени призарегулировании:
  1. установлениесостава природных комплексов пойм и ихестественной динамики;
  2. выявлениемеханизмов трансформации природныхкомплексов;
  3. определениеосновных тенденций развития природныхкомплексов при зарегулировании.
  1. Разработкадиагностики трансформаций природныхкомплексов речных долин на основепредставлений о стадийностипроцессов:
  1. поиск видоврастений-индикаторов;
  2. установлениесообществ-индикаторов и/илииндикационного изменения структурысообществ;
  3. диагностикамикроочаговых проявлений в растительностии почвах;
  4. построениеэволюционно-динамических рядов природныхкомплексов для различных режимовфункционирования пойм.
  1. Разработка научныхоснов рационального природопользования впоймах рек в условиях зарегулированияНГС:
  1. разработка методаоценки опасности нарушений экосистем отНГС и необходимости восстановительныхмероприятий;
  2. разработкастратегии природопользования(долгосрочные мероприятия) в долинах рекпри воздействии НГС;

Основные положения,выносимые на защиту.

1. Воздействие НГСпредставляет серьезную опасностьсуществованию пойменных наземныхэкосистем.

2. Алгоритм решенияпроблемы оценки влияния НГС на наземныепойменные экосистемы, разработанный дляпроведения оперативного мониторингаантропогеннотрансформированных пойменныхландшафтов, выявления степенинарушенности экосистем и обоснованиянеобходимости восстановительныхмероприятий.

2. Динамика пойменнойрастительности, вызванная строительствомНГС имеет единые индикаторы и индицирующиепроцессы в пределах одной географическойзоны.

3. Экосистемы, в течениидлительного времени нарушенные врезультате создания НГС, отличаются оченьслабыми разногодичными изменениямисостава растительных сообществ(флуктуациями) и пониженным видовымразнообразием по сравнению сестественными.

4. Обоснованныеэкологические требования к управлениюрежимом речного стока, разработанные наоснове всестороннего анализа зависимостейгидрологических и эколого-биологическихпоказателей, а также природоохраннойценности территории и приоритетностивыбора хозяйственной деятельности,позволяют решить проблему рациональногоприродопользования при эксплуатации исоздании НГС.

Научная и практическаязначимость.Исследования позволили дать качественнуюоценку современного состояниярастительности и почв пойменныхтерриторий, находящихся на разныхвременных стадиях антропогенных(гидротехнических) нарушений.

Выявлены основныевиды-индикаторы и индикационные измененияструктуры сообществ под влияниемгидротехнического зарегулирования.Установлены эволюционно-динамические рядыприродных комплексов для различныхрежимов функционирования пойм.

Обоснована системанезамедлительных мер по сохранениюпойменной растительности в среднемтечении рек Эльбы, Дуная и их притоков, даныпринципиальные рекомендации порациональному использованию пойменныхтерриторий и восстановлениюрастительности.

В работах повосстановлению пойменных экосистемнеобходимо учитывать общую схему динамикипойменной растительности длясоответствующей географической зоны (вданном случае для зоны широколиственныхлесов), а также частные схемы динамикиассоциаций, установленные в процессеисследований.

Выявленные тенденцииизменения растительности позволяютпрогнозировать состояние пойменныхсообществ при существующем режимепоёмности и почвенно-грунтовогоувлажнения.

Апробация работы. Результатыисследований по теме докладывались на:научно-практическом семинаре“Водоохранные зоны: опыт практическогоприменения и целесообразность развития”(Москва, 2006), III Международнойнаучно-практической конференции“Экология речных бассейнов:ЭРБ-2005” (Владимир, 2005), XYIIинтернациональном Ботаническом конгрессе(Вена, 2005), Международной конференции“Научные основы сохранения водосборныхбассейнов: междисциплинарные подходы куправлению природными ресурсами”(Улан-Удэ, 2004), Всероссийском конгрессеработников водного хозяйства (Москва, 2003),заседании комиссии биогеографииМосковского центра РусскогоГеографического общества (2003),Всероссийской конференции “Актуальныепроблемы водохранилищ” (Борок, 2002), IIМеждународной научно-практическойконференции “Экология речных бассейнов”(Владимир, 2002), Международном конгрессеЭкватек 2002 - Вода: экология и технология(Москва, 2002), на VII и VIII Интернациональномконгрессах экологов (Италия, Флоренция, 1998;Сеул, Корея 2002); IX международном симпозиумепо биоиндикаторам “Современные проблемыбиоиндикации и биомониторинга”(Сыктывкар, 2001), международной конференции“Экологические проблемы бассейновкрупных рек -2” (Тольятти, Россия, 1998); VIIинтернациональном Дунайском конгрессе(Деггендорф, Германия, 1998) и другихсимпозиумах и конференциях, а также нарасширенном заседании лабораторииДинамики наземных экосистем под влияниемводного фактора Института водных проблемРАН. Основные положения диссертацииотражены в 48 статьях и разделах монографий,часть из которых приведена в автореферате,из них 5 опубликованы в журналахрекомендованных ВАКом.

Объём и структураработы. Диссертация состоит из введения, 6глав, выводов и списка использованнойлитературы. Работа содержит 257 стр.основного (машинописного текста), а также 59рисунков, 29 таблиц, 50 фотографий. Списоклитературы включает 325 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕРАБОТЫ

ГЛАВА I.Физико-географические условия регионаисследований.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 14 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»