ДИНАМИКА ПРИРОДНЫХ ПРОЦЕССОВ
Глобальные климатические изменения наиболее значимо повлияли на приполярные регионы. Повышение температуры воздуха стимулировало таяние ледников в Арктике и Антарктике, что способствовало изменениям в формировании стока воды и наносов. Однако количественных оценок особенностей перераспределения наносов в приледниковых водосборах приполярных регионов крайне мало. Особенности стока воды и наносов исследованы в пределах водосбора ручья Корабельный, расположенного на полуострове Файлдс в Антарктиде рядом с ледниковым куполом Беллинсгаузен. Основная цель исследования состояла в изучении условий формирования стока воды и наносов и выявлении долевого вклада в сток наносов ручья продуктов смыва и размыва, поступающих с приледниковой и внеледниковой частей его водосбора. Набор методов и подходов, включая: а) оценки индекса связности потоков наносов; б) метод поиска питающих провинций; в) гидрометеорологические наблюдения; г) крупномасштабную геоморфологическую съемку, был использован для выявления условий формирования поверхностного стока и смыва, механизмов перераспределения наносов в различных звеньях флювиальной сети и количественной оценки соотношения долевого вклада различных источников наносов в сток наносов ручья. Для проведения геохимических и спектрометрических анализов почв и отложений использовалась фракция с размером частиц ≤63 мкм. Всего было проанализировано содержание в общей сложности 34 элементов: 6 радиоизотопов, а также 28 стабильных элементов. Установлено, что, несмотря на существенные различия в строении рельефа приледниковой и внеледниковой частей водосбора, индексы связности потоков наносов достаточно близки и составляют –1,35 и –1,79 соответственно. Значительная часть материала, транспортируемого временными потоками со склонов водосбора, переоткладывается в понижениях рельефа, частично занятых водоемами. Основной объем наносов, составляющий не менее 60–66% от суммарного стока наносов, в замыкающем створе ручья Корабельного поступает с приледниковой части водосбора. Это связано с повышенными относительно внеледниковой части водосбора расходами воды, формирующимися за счет таяния снега и льда, накапливающихся на ледниковом куполе, высокой размываемостью моренных отложений, не защищенных растительным покровом, и наличием ледяного ядра в моренах, которое препятствует фильтрации воды.
Рассмотрено изменение биопродукционных показателей на курумовых склонах западной части Среднесибирского плоскогорья в условиях современного потепления климата. Оценено изменение теплообеспеченности за период с 1991 по 2020 г. по сравнению с 1961–1990 гг., отмечено увеличение суммы активных температур воздуха выше 5 и 10°C в среднем на 165°C и на 8 дней в каждом из случаев. Курумовые склоны в районах исследования дешифрированы на основе обработки данных дистанционного зондирования (космических снимков серии Landsat с 30-метровым разрешением и Sentinel-2 с 10-метровым разрешением), рассчитаны ряды вегетационных индексов (NDVI и NDMI) с использованием архивов указанных снимков. Это позволило оценить динамику фотосинтетически активной фитомассы и увлажнения наземного покрова c 1992 по 2023 г. Значения индексов рассчитаны как максимальные за вегетационный период (июль–август) анализируемого года по всем доступным для наблюдения малооблачным сценам Landsat и Sentinel-2. В целом межгодовое изменение усредненных по анализируемым курумам величин NDVI и NDMI имеет тенденцию к росту. Отмечается положительная динамика в колебаниях обоих вегетационных индексов за исследуемый период. Проведена типизация курумовых ландшафтов по скорости их зарастания, выявлены курумы с наибольшей, средней и наименьшей разницей полученных значений и оценено их пространственное распределение. Проанализирована роль морфометрических характеристик склонов (в т. ч. их экспозиции) в процессах зарастания курумов. Выявлено, что максимальные величины прироста значений вегетационных индексов соответствуют склонам холодных экспозиций (северной, северо-западной и восточной), а влияние крутизны несущественно. Положительная динамика значений вегетационных индексов позволяет говорить о «позеленении» курумовых ландшафтов, что также подтверждается результатами повторных исследований на ключевых участках. Зарастание курумов проявляется в увеличении площади и мощности мохово-лишайникового покрова, появлении кустарников, активного роста молодых мелколиственных деревьев и редкого подроста хвойных пород. «Позеленение» курумовых склонов сопровождается вытаиванием гольцового льда, поэтому среднетаежные курумы Среднесибирского плоскогорья переходят в состояния, более характерные для южной тайги, что свидетельствует об изменении зонально-ландшафтных условий в районах их развития.
В статье представлены результаты исследования депонирования углерода в течение последних 3000 лет в карстовом болоте Столбовое расположенного на территории Мордовского государственного природного заповедника имени П.Г. Смидовича, находящегося на южной границе области распространения хвойно-широколиственных лесов Восточно-Европейской равнины. В торфяной залежи болота Столбовое представлены низинные (осоковый, древесно-осоковый, травяной) и переходные виды торфа (сфагновый, травяно-сфагновый, осоково-сфагновый, пушицевый). Болото находится на мезотрофной стадии развития. Содержание органического углерода (Сорг) в исследованном болоте изменяется в диапазоне от 37,2 до 53,4%. В среднем содержание Сорг составляет 49,7%. Содержание азота в торфе претерпевает существе нно более выраженные колебания по глубине по сравнению с Сорг – от 1,1 до 2,6% (среднеезначение – 1,9%). Суммарный запас углерода в болоте Столбовое составил около 6,7 кг/м2.
Полученные данные показали высокую способность быстрорастущего карстового болота связывать атмосферный углерод. Скорость аккумуляции углерода в изученном болоте варьирует в диапазоне от32,0 до 158,4 г С/м2 в год, при среднем значении 68,9 г С/м2 в год, что существенно выше средних значений скоростей депонирования углерода болотами различных типов в голоцене. Анализ распределения скорости накопления углерода по глубине торфяной залежи болото Столбовое не выявил зависимости между депонированием углерода и климатическими изменениями в течение последних 3000 лет. Существенный рост скорости аккумуляции углерода на глубине 60 см (480 кал. лет назад), возможно, связан с высокой продуктивностью сообщества сосудистых растений даже при повышенных уровнях минерализации/гумификации их остатков
МЕТОДЫ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Исследованы особенности приливных колебаний уровня моря и приливных течений в проливах Курильских островов с помощью численного моделирования. Для сравнения параметров тропических и экваториальных приливов были выбраны два временных промежутка: 02.06.1977–03.06.1977 и 11.10.1977–12.10.1977. Проведена верификация результатов моделирования с натурными данными. Получено, что проливы северо-восточной части Курильской гряды имеют смешанный тип приливов с преобладанием суточного хода, а в юго-западной части начинает преобладать полусуточный ход. Наибольшие величины приливов (до 2,5–3 м) в исследуемый период наблюдались 02.06.1977 у п-ва Камчатка и у о. Хоккайдо, а также у крупных островов Курильской гряды. Было выделено четыре основных периода колебаний уровня 12, 12,4, 24 и 25,8 часов, что соответствует гармоникам S2, M2, K1, O1. Анализ полученных данных показал, что максимальные скорости осредненных по глубине течений достигают 4,5 м/с. Наибольшие скорости были зафиксированы в проливах Крузенштерна, Фриза и Среднего. Оценки приливного потока показали, что в проливах с меньшими средними глубинами во время тропического прилива более ярко выражены полусуточные колебания. В более глубоких проливах полусуточные колебания при тропических приливах проявляются очень слабо или вообще отсутствуют, примером является пролив Буссоль. Рассчитано, что при использовании двумерной модели максимальные значения приливного потока наблюдаются в проливе Буссоль, достигая ~40 Свердрупов (Св).
Большинство традиционных ландшафтных карт до сих пор ориентированы на отражение закономерных сочетаний геокомпонентов в зависимости от генезиса геосистемы и положения на градиентах экологических условий, но содержат мало информации о характере связей между пространственными элементами геосистем. В статье предлагается новая концепция карт геосистем, которая содержит обоснование путей развития методики, которая отражала бы внутреннюю структуру геосистем как причину и как результат латеральных связей между пространственными элементами. Предлагается концепция структурной карты геосистем. Концепция направлена на усиление системного понимания гетерогенных пространств. Предлагается программа карт, которые могли бы относиться к семейству ландшафтных, но содержали бы объяснение латеральных отношений между пространственными элементами геохоры, результирующей текстуры и способности пространственной структуры к саморазвитию. Геохоры характеризуются в категориях сложности внутреннего устройства, положения на региональных экологических градиентах, набора внутренних экологических градиентов, диапазона значений экологического градиента, набора и напряженности латеральных потоков, текстуры, тенденция изменения сложности строения, наличия резких и постепенных границ и устойчивости их положения. Структурная карта представляет слой ГИС, который надстраивается над слоем традиционной ландшафтной карты, показывающей геосистемы более низкого ранга. Главная цель пользования структурными картами – получение представления о степени мозаичности пространства, возможностях и лимитирующих факторах хозяйственной деятельности, устойчивости свойств компонентов и пространственной структуры. Карты будут показывать условия отбора типов и технологий землепользования, чувствительных к размерам угодий и латеральным влияниям соседних угодий. С точки зрения землепользователя эта информация облегчает оценку надежности угодий в выполнении социально-экономических функций и себестоимости. На примере Архангельской области приводится характеристика структуры геохор. Структурные карты геосистем являются не альтернативой, а дополнением к традиционным ландшафтным картам. В дальнейшем потребуется разработка более строгих регионально-специфичных критериев для идентификации значимых структурных характеристик.
ГЕОГРАФИЯ И ЭКОЛОГИЯ
В работе представлены результаты исследований особенностей пространственного распределения тяжелых металлов (Zn, Cu, Ni, Cr, Sr, Со, Fe, Mn) в донных отложениях бухт Севастопольского региона. Проанализированы данные, полученные в ходе экспедиционных исследований с 2003 по 2018 г. Рассматриваются особенности пространственного распределения и накопления тяжелых металлов в донных отложениях бухт Севастопольской, Казачьей, Балаклавской. Получены корреляционные зависимости между их содержанием и физико-химическими характеристиками донных отложений исследуемых акваторий (содержание Сорг, СаСO3, фракционный состав).
Определены металлы, для которых наблюдается равенство коэффициентов корреляции как с содержанием Сорг, так и с содержанием илистой фракции. Для донных отложений Севастопольской бухты это Fe (r = 0,7) и Ni (r = 0,6), для Казачьей бухты – Fe (r = 0,6) и Cu (r = 0,7), а для Балаклавской – только Ni (r = 0,8). Установлена высокая корреляционная связь Sr с содержанием CaCO3 (r = 0,8) для донных отложений всех исследуемых акваторий.
Показано, что пространственное распределение тяжелых металлов определяется физико-химическими характеристиками донных отложений, что подтверждается величиной корреляционных связей по содержанию в них мелкодисперсной фракции и органического углерода, а затрудненный водообмен с открытым морем способствует их накоплению до максимальных значений.
На территории Крымского полуострова расположены уникальные типы и подтипы почв. Возрастающая туристическая нагрузка на регион требует увеличения производительности всех отраслей, в том числе нефтеперерабатывающей. Все это увеличивает риски разлива и утечки нефти и нефтепродуктов при их транспортировках и перекачке. В сфере нормирования загрязнения почв нефтепродуктами (валового содержания) существует большой пробел, заключающийся в отсутствии предельно-допустимой концентрации в нормативной базе Российской Федерации. Для прогнозирования возможных негативных последствий загрязнения окружающей среды нефтью и нефтепродуктами необходима разработка региональных экологически безопасных концентраций нефти и нефтепродуктов, при расчете которых учтены местные региональные эколого-геохимические особенности типов почв. Цель исследования – провести лабораторное моделирование экологически безопасных концентраций мазута в почвах Крыма. Загрязнение мазутом (1, 5 и 10% от массы почвы) моделировали в лабораторных условиях. В исследовании было изучено семь типов почв Крыма: чернозем остаточно-карбонатный, чернозем слитой солонцеватый, темно-каштановая солонцеватая, коричневая карбонатная, коричневая выщелоченная красноцветная, бурая лесная кислая почвы и чернозем неполноразвитый. По истечению 30 суток модельного эксперимента в почвенных образцах определяли наиболее информативные биологические показатели: биохимические (активность каталазы, дегидрогеназ), микробиологические(общая численность почвенных бактерий, обилие бактерий рода Azotobacter) и фитотоксические (длина корней) показатели. Установлено, что загрязнение мазутом негативно сказалось на биологических свойствах исследуемых почв Крыма. Получен ряд устойчивости почв к загрязнению мазутом: черноземостаточно-карбонатный ≥ чернозем слитой солонцеватый = темно-каштановая солонцеватая = коричневая выщелоченная красноцветная ≥ чернозем неполноразвитый ≥ коричневая карбонатная почва > бурая лесная кислая почва. Получены значения предельно допустимых уровней остаточного содержания мазута (ПДОСм) в почвах Крыма: в черноземе остаточно-карбонатном составляет 0,33%, в темно-каштановой солонцеватой почве и черноземе слитом солонцеватом – 0,30%, в коричневой карбонатной почве – 0,28%, в коричневой выщелоченной красноцветной почве – 0,35%, в черноземе неполноразвитом – 0,33%, в бурой лесной кислой почве – 0,21%. Результаты исследования возможно использовать при биодиагностике экологического состояния и здоровья почв при загрязнении мазутом
РЕГИОНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Для выявления особенностей воздействия лесомелиораций на распаханные почвы на трех ключевых участках лесостепи юга Среднерусской возвышенности изучены автоморфные черноземы под широкими (30 м) меридионально ориентированными широколиственными лесополосами и их пахотные аналоги вблизи от лесополос. Исследования проводились в ареале распространения тяжелосуглинистых и глинистых черноземов типичных. За 60 лет произрастания лесополос произошли заметные изменения морфологических, физических и химических свойств черноземов. Анализ полевой влажности почв, проводившийся в течение двух вегетационных периодов (2020–2021), показал большее увлажнение почв на пашнях к западу от лесополос, чем к востоку, что обусловлено преимущественно западным переносом воздушных масс в теплую половину года. В почвах под лесополосами по сравнению с почвами пашен выявлен рост мощности гумусово-аккумулятивной части профилей (в среднем на 13 см), обнаружены признаки иллювиирования веществ в горизонте В (глянцевые пленки и тонкие кутаны), идентифицировано фрагментарное осветление средней и нижней части гумусированной толщи в виде слабого налета скелетан. В почвах под лесополосами имеет место радиальный вынос карбонатов посравнению с пахотными аналогами. В трехметровой толще углерода карбонатов в среднем содержится на 40–50 т /га меньше, чем в почвах пашен. Указанные отличия свидетельствуют об эволюционной трансформации почв под лесополосами в направлении от черноземов типичных к черноземам выщелоченным. В трехметровой толще почв лесополос установлены более высокие запасы углерода органического вещества, в среднем на 27 т /га по сравнению с почвами пашен. Групповой состав гумуса в черноземах под лесополосами заметно трансформируется в сторону лесного типа – в слое 0–20 см возрастает содержание фульвокислот, а глубже формируется максимум накопления гуминовых кислот, тогда как для почв на пашнях остается характерным черноземный тип его профильного распределения. Установлена латеральная подтяжка ряда веществ (в частности, фосфора) от пашен в сторону лесополос благодаря десукционной деятельности корневых систем деревьев. Таким образом, полезащитные лесополосы активизируют комплекс автохтонных и аллохтонных явлений в почвенном покрове, заметно трансформирующих почвы в течение 60-летнего периода времени.
На примере опорного разреза Копановка изучено строение верхнеплейстоценовых отложений для верификации гирканского горизонта в Нижнем Поволжье. Синтез данных по стратиграфии и анализу малакофауны, полученных при сопоставлении собственных полевых материалов и литературных сведений, в настоящий момент не позволяет выделить гирканские отложения в разрезе Копановка. Выдвинутые предложения о гирканском возрасте отложений в районе разреза Цаган-Аман не согласуютсяс многочисленными данными по стратиграфии и абсолютной хронологии верхнеплейстоценовых отложений Нижнего Поволжья. Гирканские отложения отмечены только в отложениях Маныча и северной части Каспийского моря, возраст их накопления соотносится со стадией МИС-5.
Впервые представлены результаты руслового анализа среднего Иртыша (от госграницы до г. Омска), который, несмотря на свое важное водохозяйственное и транспортное значение, до последнего времени оставался практически неизученной рекой в отношении русловых процессов. Особенностью русла Иртыша является несоответствие общепринятым представлениям о меандрировании средних и малых рек и преимущественном разветвлении на рукава больших и крупнейших рек. Было выявлено, что меандрирующее русло в пределах Казахстана сменяется разветвленным вплоть до г. Омска и ниже, а затем становясь уже крупнейшей рекой, Иртыш меандрирует, лишь осложняясь островами, возникающими на крыльях и в привершинных частях излучин. Определено, что на среднем Иртыше (госграница – г. Омск) смена геоморфологического типа русла по длине реки приводит к морфологическому усложнению разветвлений. Здесь широко распространены параллельно-рукавные разветвления, отличающиеся удлиненностью больших островов (Lо/Bо >> 3–4) и прямолинейностью рукавов. Расположение русла вдоль правого ведущего коренного берега приводит к образованию разветвлений ниже его выступов и неровностей, отклоняющих поток к противоположенному пойменному. Высокая антропогенная нагрузка на реке (регулирование стока и перехват наносов водохранилищами, разработка карьеров, строительство дамб) привела к врезанию русла, трансформации разветвлений, а также в одних случаях к отмиранию и обмелению маловодных рукавов, в других – развитию рукавов и рассредоточению стока. Вызванные изменения русла Иртыша приводят к ухудшению и осложнению эксплуатации водного пути и водохозяйственного освоения реки.
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
Статья посвящена географическому изучению феномена «фабрик мысли» (ФМ), процесс создания и распространения которых по всему миру резко ускорился, начиная с последней четверти ХХ в. Пространственная неравномерность их роста привела к снижению макрорегиональных диспропорций в пользу глобального Юга, а также ротации в составе топ-10 стран при существенном снижении места США и увеличении азиатских стран, прежде всего Китая. ФМ с базовыми функциями становятся массово-повсеместным явлением и необходимым атрибутом крупного города. Элита ФМ, которую составляют крупные организации с международным признанием, способные оказывать влияние на решение самых сложных проблем и наделяющие избранные мегаполисы конкурентными преимуществами, весьма ограничена. 187 таких структур базируются в 88 городах 55 стран. 25 из них сосредоточены в мегаполисах Европы, по ¼ – в Америке и Азии, менее 110 – в других регионах мира. Как показывают расчеты, их фактическое размещение не зависит от крупности демо-экономического потенциала города, его инвестиционной привлекательности, уровня глобальности и задается прежде всего фактором столичности. Согласно территориальной концентрации ведущих ФМ, выделены несколько категорий экспертно-аналитических центров мира: крупнейшие (более 15 ФМ, Вашингтон), крупные (10–15, Лондон, Нью-Дели), средние (5–10, Пекин, Брюссель), малые (2–5, 28 городов) и формирующиеся (53). При всей очевидности ресурса ФМ в наращивании международной значимости городов и авторитета страны Россия пока отстает и в мировом рейтинге экспертно-аналитических центров представлена лишь Москвой.