Ландшафтный подход исследования геоэкологических процессов показал:
1. среди выделенных 123 антропогенных модификаций современных ландшафтов основное распространение на территории северо-восточного Прикаспия получили пастбищные (87%) и техногенные (3%) антропогенные модификации современных ландшафтов, с доминирующим развитием засоления (15%), дефляции (47%) и загрязнением почвенно-растительного покрова нефтеуглеводородами (0.2%) с дисперсным и очаговым типами распространения;
2. за период 1987-2015 гг. наблюдалось усиление дефляции на 25% вследствие перевыпаса, засоления на 0.7% из-за строительства дамбы в Восточно-Прикаспийском районе и на 0.13% в результате разлива высокоминерализованных пластовых вод (более 150 г/л) на нефтяных месторождениях;
3. в пределах долины реки Урал динамика проективного покрытия растительности за рассматриваемый период составила 23%, из них 7% - вследствие расширения сенокосных и пастбищных угодий;
4. положительная тенденция по увеличению проективного покрытия растительности и снижению площади дефляционных участков за 1987-2011 гг. наблюдалась в пределах северо-западной части песчаного массива Бостанкум вследствие проведенных фитомелиоративных работ в 2007 г. возле населенного пункта Уштаган для защиты от дефляции и песчаных заносов;
5. геоэкологические и природные процессы могут создавать синергетический эффект при взаимодействии с природными (физико-географическими) процессами, примером чего может служить береговая зона северо-восточного Прикаспия, где из-за сгонно-нагонных явлений интенсифицируется процесс засоления почв вследствие подтягивания высокоминерализованных грунтовых вод к поверхности, что приводит к смене почвенно-растительного покрова (появление в ландшафтах первичной морской равнины галофитной растительности и солончаков на месте тростниково - камышовых зарослей на приморских лугово-болотных почвах), в сочетании с дефляцией расширяется ареал засоления почв, интенсифицируется процесс деградации и динамики проективного покрытия растительности, что в свою очередь приводит к сокращению пастбищных угодий.
Рис. 2 Ландшафтные ярусы и подъярусы северо-восточного Прикаспия и ключевые участки исследования природных (физико-географических) и геоэкологических процессов. Масштаб 1:2500000. Условные обозначения. Ключевые участки исследования интенсивности проявления геоэкологических процессов: 1 - склоновые (линейная и речная эрозия, делювиально-пролювиальный смыв), 2 - эоловые (дефляция и эоловая аккумуляция), 3 - соровые (засоление и соровая дефляция), 4 - аккумулятивные (озерная аккумуляция, подтопление и затопление вследствие колебания уровня моря), 5 - техногенные (техногенное загрязнение), 6 - деградация растительного покрова
На территории северо-восточного Прикаспия основное распространение среди геоэкологических процессов получили засоление и ветровая эрозия (дефляция). Засоление связано с высокой минерализацией и неглубоким залеганием грунтовых вод (1 -6 м), сильным испарением в условиях сухого и жаркого климата. Кроме того, в процессе добычи нефти происходит засоление почв сточными промысловыми водами. Многие нефтяные месторождения исследуемой территории (Каражанбас, Каламкас и Арман) сильно обводнены и отличаются высокой минерализацией.
Дефляция в свою очередь связана как с накоплением на большей части территории песчано- детритово-глинистых отложений неоген-четвертичного возраста в результате новейших трансгрессий уже обособившегося внутриконтинентального морского бассейна (Акиянова, Нурмамбетов, 1998) и интенсивным физическим выветриванием горных пород, так и с антропогенными факторами: перевыпас скота, деградация растительного и почвенного покрова.
Рис. 3 Определение типов засоленных почв в районе сора Кайдак с помощью кривой спектральной яркости (КСЯ): 1) солончака маршевого, 2) солонца пустынного, 3) бурой пустынной солонцеватой почвы, 4) солончака лугового, 5) солончака сорового
Из-за малого уклона дна прибрежной зоны северной и северо -восточной части Каспийского моря и прилегающей к ней суши происходит постоянная перестройка береговой линии, охватывающая до 15 км при изменениях фонового уровня моря на один метр и до 20-30 км при сгонно-нагонных колебаниях уровня моря (Каплин, 2010). Для определения основных причинно -следственных связей влияния колебаний уровня моря на прибрежные ландшафты были использованы мультиспектральные космические снимки со спутников Landsat. В результате анализа синтезированных снимков прибрежной зоны за 1977, 1987, 1998 и 2013 гг. и идентификации водного зеркала на основе нормализованного дифференциального индекса влагосодержания NDWI (Normalized Difference Water Index; Gao, Goetz, 1995) были выделены три зоны по степени влияния колебаний уровня моря на прибрежные ландшафты: слабая, умеренная и сильная (рис. 4).
Дистанционный метод исследования позволил выявить современную активную зону влияния колебания уровня моря на прибрежные ландшафты, которая проходит по границе Новокаспийской морской равнины с тремя террасовыми поверхностями: террасы 1929 и 1940 гг. и максимума Новокаспийской трансгрессии, которые в настоящее время несут на себе отпечатки современных колебаний уровня моря и хорошо дешифрируются на многозональных космических снимках.
Терраса 1929 г. выделяется на синтезированном снимке светлым тоном (современные ландшафты 2А, 3А, 4А; рис. 4б), белый цвет говорит о распространении здесь солончаков, обусловленных подтоплением и переувлажнением на момент съемки. Терраса максимум Новокаспийской трансгрессии проходит по границе аллювиально-дельтовой равнине реки Жайык (Урал).
Результаты и их обсуждение
В результате геоэкологического районирования на территории северо -восточного Прикаспия по морфоструктурным особенностям и генезису рельефа было выделено 5 ландшафтных ярусов, часть из которых подразделяется на ландшафтные подъярусы по морфолитологическим и морфометрическим характеристикам рельефа, обуславливающим развитие геоэкологических процессов природного генезиса (рис. 2):
а) б)
Рис. 4 Схема дешифрирования космического снимка участка северного побережья Каспийского моря в 2011 году: а) синтез каналов 4, 3, 2 многозонального снимка Landsat, б) фрагмент карты влияния колебания уровня моря на прибрежные ландшафты
1. - верхний ярус представлен эрозионно-денудационным грядово-увалистым резко расчлененным низкогорьем Центрального Мангыстау (250-560 м н.у.м. БС), сложенным осадочными породами кайнозоя на молодой платформе с палеозойским фундаментом;
2. - ярус выше среднего, структурные возвышенные денудационные плато Устюрта и пластовые равнины Мангыстау (150-300 м н.у.м. БС), сложенные осадочными породами кайнозоя на молодой платформе с палеозойским фундаментом;
3. - средний ярус, Подуральское структурно-денудационное плато (50-200 м н.у.м. БС), сложенное осадочными породами кайнозоя на древней платформе с допалеозойским фундаментом и с ландшафтами пластовой наклонной, холмисто -грядовой равнины;
4. - ярус ниже среднего, подножья склонов гор Мангыстау, Актау, чинков Устюрта с конусами выносов (0-100 м н.у.м. БС), представлен пластово-аккумулятивными и пластово-денудационными равнинами, которые сложены осадочными породами кайнозоя на молодой платформе с палеозойским фундаментом;
5. - нижний ландшафтный ярус погруженной части Прикаспийской низменности с отрицательными абсолютными отметками поверхности (-29-0 м н.у.м. БС) представлен пластовоаккумулятивными и аккумулятивными субгоризонтальными равнинами на морских четвертичных отложениях с современными морскими террасами и покатыми поверхностями хвалынских и новокаспийских морских равнин.
Значительное влияние на ландшафтную структуру нижнего (V) яруса оказали длительные трансгрессии моря, что объясняет его хорошо выраженное террасированное строение и позволяет подразделить на пять подъярусов (V-1-V-5), различающихся по абсолютной высоте, глубине залегания высокоминерализованных грунтовых вод, особенностям почвенно-растительного покрова и развитием таких геоэкологических процессов, как засоление, дефляция и деградация растительного покрова.
В соответствии с различными типами антропогенного использования современных ландшафтов, которые способствуют развитию геоэкологических процессов антропогенного генезиса или интенсификации природных геоэкологических процессов, ландшафтные подъярусы подразделены на 25 геоэкологических районов (рис. 5). Например, в условиях близкого залегания высокоминерализованных грунтовых вод в подъярусе V -2, подверженном процессам засоления и деградации растительного покрова в условиях периодического колебания уровня моря, а также с расположением здесь крупных нефтяных месторождений, сосредоточенных на территории с ареалами исторического нефтяного загрязнения, выделены два геоэкологических района: западный и восточный, разделенные дельтой реки Жайык (Урал). Западный район с эоловой переработкой и соровыми понижениями характеризуется сильной степенью дефляции и деградации растительного покрова, а восточный подвержен сильному засолению и загрязнению техногенными нефтеуглеводородами.
По степени проявления доминирующих геоэкологических процессов (слабая, умеренная, сильная) геоэкологические районы разделены на 127 геоэкологических подрайонов.
Рис. 5 Геоэкологические районы северо-восточного Прикаспия (масштаб 1:1500000)
Заключение
Выполненное исследование показало, что на Прикаспийской низменности основное распространение получило засоление, связанное с высокой минерализацией и неглубоким залеганием грунтовых вод (36 м) в прибрежной зоне, сильным испарением в условиях сухого и жаркого климата и разливом высокоминерализованных (>100 г/л) сточных вод при нефтедобыче. На полуострове Мангышлак доминирующими процессами являются линейная эрозия и плоскостной смыв, связанные с расположением системы хребтов горной его территории с крутыми и выположенными склонами, сложенными рыхлыми породами мела и юры. В результате эрозионных процессов по мере развития овражной сети выработались Прикаратауские долины. Повсеместное распространение на территории северо-восточного Прикаспия получила дефляция (47%), которая в свою очередь связана с накоплением в большей части территории песчано-детритово-глинистых отложений неоген-четвертичного возраста в результате новейших трансгрессий уже обособившегося внутриконтинентального морского бассейна и с интенсивным физическим выветриванием горных пород.
Использование ландшафтного подхода, раскрывающего историко -генетические особенности развития ландшафтов и современные условия формирования геоэкологических процессов, в изучении пространственного распространения и степени проявления геоэкологических процессов позволило дать комплексный геоэкологический анализ и провести геоэкологическое районирование северо-восточного Прикаспия. В результате выраженной высотной дифференциации территории, динамичности ландшафтов из -за периодического колебания уровня моря и низкого градиента берегового склона, а также антропогенных нагрузок на современные ландшафты на данной территории выделяются 25 геоэкологических районов и 127 подрайонов, представляющих собой синтез антропогенных модификаций по доминирующему геоэкологическому процессу в пределах высотных уровней (5 ярусов, 15 подъярусов).
На основе объединения геоэкологических районов по интенсивности и распространению природных и геоэкологических процессов и их синергетического эффекта проведена геоэкологическая оценка исследуемого региона и выделены территории с разным состоянием природной среды: кризисная - 21%, напряженная - 44%, умеренная - 30%, относительно благоприятная - 4%, благоприятная - 1%. Благоприятные условия проживания и ведения хозяйственной деятельности на территории северо -восточного Прикаспия формируются в Жайыкском геоэкологическом районе, который представляет собой долину реки Жайык (Урал) с близким залеганием (5-7 м) пресных (до 1 г/л) и слабосолоноватых (1-2.5 г/л) грунтовых вод. Неблагоприятными условиями характеризуются Нарынский (V.1 - 13), Восточно-прикаспийский (V.3 - 18), Восточный прибрежный (V.3 - 23) геоэкологические районы, формирующиеся в условиях близкого залегания высокоминерализованных грунтовых вод (50-150 г/л), с сильной техногенной нагрузкой и загрязнением при нефтедобыче на почвах с низкой устойчивостью к загрязнению нефтеуглеводородами (преимущественно приморские солончаки и солонцы). Ландшафты данных районов подвержены сильной солевой дефляции, засолению и деградации растительного покрова со значительным синергетическим эффектом.
Дифференциация территории на геоэкологические районы является основой для разработки планов по минимизации развития неблагоприятных воздействий геоэкологических процессов, а также важным фактором устойчивого развития региона для снижения антропогенной нагрузки, сохранения природной среды и благоприятных условий жизни местного населения.
Список литературы
1. Акиянова Ф.Ж., Нурмамбетов Э.И. 1998. Геоморфология шельфа и береговой зоны казахстанской части Каспийского моря в условиях современной трансгрессии // Доклад на III Ассамблее университетов прикаспийских государств. Актау. С. 198-200.
2. Арманд Д.Л. 1975. Наука о ландшафте. М.: Мысль. 286 с.
3. Бекмухамедов Н.Э., Муратова Н.Р. 2013. Оценка информативности разных вегетационных индексов для определения проективного покрытия пастбищ // Сельское, лесное и водное хозяйство. № 1. 2 с. [Электронный ресурс URL: http://agro.snauka.ru/2013/01/830 (Дата обращения 01.08.2019].
4. Каплин П.А. 2010. Вопросы геоморфологии и палеогеографии морских побережий и шельфа // Избранные труды. М.: Географический факультет МГУ. 620 с.
5. Кравцова В.И. 2005. Космические методы исследования почв: Учебное пособие для студентов вузов. М.: Аспект Пресс. 190 с.
6. Мильков Ф.Н. 1947. О явлении вертикальной дифференциации ландшафтов на Русской равнине // Вопросы географии. № 3. С. 35-41.