Фитоиндикация экзогенных процессов в тундрах Центрального Ямала

Одной из актуальных проблем биогеографии в связи с освоением природных ресурсов Крайнего Севера и изменением климата Арктики является выявление реакции тундровой биоты на различные природные и антропогенные воздействия, поиск индикаторов для разработки системы мониторинга состояния экосистем. Растительность тундровой зоны весьма динамична, существенный вклад в ее динамику вносят экзогенные геоморфологические процессы (Антропогенная динамика., 1995), многие из которых имеют ярко выраженную тенденцию к усилению при возникновении техногенного пресса на территорию. К активизации экзогенных процессов приводит и происходящее в настоящее время потепление климата Арктики (Васильев и др., 2008), негативные последствия которого, вероятно, будут усугубляться одновременным увеличением количества осадков (Павлов, 2000).

Одни из наиболее распространенных в тундровой зоне опасных экзогенных процессовкриогенные оползни скольжения и, отчасти, дефляция песчаных отложений. Криогенные оползни и дефляция описаны в тундрах Канады (Lewkowicza et al, 2005), Гыдана и Ямала (Лейбман и др., 2000; Воскресенский, 2001; Украинцева, 2004; Кизяков и др., 2006). Дефляция также характерна для тундр врстока Европейской части России (Кулюгина, 2008), Чукотки (Сизов, Соромотин, 2007) и Аляски (Seppala et al, 2004).

Центральный Ямал представляет значительный интерес для изучения проявления дефляционных и оползневых процессов. Хозяйственное освоение этой территории происходит сейчас наиболее интенсивно, по сравнению с другими районами российского сектора Арктики, и соответственно обуславливает постоянно возрастающую антропогенную нагрузку на экосистемы. Однако, в настоящее время природа Ямала, за исключением локальных освоенных участков, остается практически ненарушенной, большие площади занимает естественная растительность.

Оползневые процессы, широко распространенные в тундрах Центрального Ямала, активно перерабатывают поверхность морских террас. Площадь оползневых склонов значительно превышает площадь приводораздельных поверхностей. Своеобразие оползней Ямала заключается в их приуроченности к многолетнемерзлым породам морского генезиса, сохранившим достаточно высокую засоленность (Дубиков и др., 1996; Тентюков, 2006). Помимо механического смещения пород, здесь происходит латеральное перераспределение химических элементов в сезонно-талом слое (Тентюков, 1998; Украинцева и др., 2002; Хименков, Брушков, 2006).

Развеваемые песчаные отложения, приуроченные к возвышенным элементам рельефа, также широко распространены в тундрах Центрального Ямала (Forman et al, 2002). Дефляция з затрагивает участки полигональных тундр, где в результате процессов эрозии, протекающих по канавкам протаивания повторно-жильных льдов, центральная часть полигонов оказывается достаточно выпуклой и, соответственно, подвергается более сильному промерзанию зимой из-за сдува снега, что в свою очередь приводит к изреживанию растительности, а следовательно, и к развитию дефляции (Геокриология СССР, 1989). Участки развития дефляции также увеличиваются за счет солифлюкционных и эрозионных нарушений растительного покрова.

Полевые исследования проводились в типичных тундрах Центрального Ямала, в районе Бованенковского газоконденсатного месторождения (наиболее значительного по запасам газа на полуострове), освоение которого планируется в ближайшее время (www.gazprom.ru). Добыча газа на Ямале к 2030 году составит 310−360 млрд. м3/год. Первоочередным объектом освоения являются залежи Бованенковского месторождения, проектный объем добычи составляет 140 млрд. м3/год. Помимо объектов инфраструктуры, в период до 2030 года будет создана газотранспортная система общей протяженностью более 2500 км, включая новый газотранспортный коридор «Бованенково — Ухта» протяженностью около 1100 км. В 2011 году планируется ввод в эксплуатацию первых пусковых комплексов по обустройству залежей Бованенковского месторождения, включающих строительство 98 скважин и первого модуля установки комплексной подготовки газа, создание системы «магистральных газопроводов «Бованенково — Ухта» и железной дороги Обская-Бованенково.

Опасные природные процессы могут значительно активизироваться после начала разработки месторождений Ямала, что осложнит функционирование объектов добычи и транспортировки газа, а также наземной инфраструктуры. Оползневой и дефляционный процессы представляют большую опасность для инженерных сооружений (Шеко, 1994; Ананьева, 1997; Украинцева и др., 2002; Хренов, 2005). В свою очередь техногенное воздействие, разрушающее почвы и растительный покров тундры, может способствовать резкой активизации этих процессов (Мельцер, Московченко, 1996; Москаленко, 1999; Тентюков, 2008). Уже сейчас на участках строительства объектов. Бованенковского месторождения отмечается увеличение площади развития экзогенных процессов (Кузин и др., 2006; Чернядьев, Шаманова, 2006; Тентюков, 2008, и др.), в связи с чем, возникла насущная необходимость определения пространственного распространения опасных процессов и выявления наиболее уязвимых участков.

Главной чертой растительного компонента экосистем является его динамичность под влиянием внешних и внутренних факторов (Сочава, 1978; Разумовский, 1981). Природные процессы вызывают сукцессионные смены растительности за счет трансформации исходного местообитания и формирования экологических градиентов среды (Грибова, 1985). Под действием оползневого процесса развиваются экзогенные сукцессии растительности, классифицируемые как катастрофические (Исаков и др., 1986). Развитие дефляции приводит к глубоким изменениям почвенного и растительного покрова вплоть до формирования почти лишенных растительности песчаных обнажений. Динамические смены растительности, вызванные этими процессами, отмечали многие исследователи (Taylor, 1981; Ребристая и др., 1995; Украинцева и др., 2002; Кулюгина, 2008; Эктова, 2008; и др.), однако вопрос о характере и тесноте связей различных параметров растительности и степени развития дефляционного и оползневого процессов для тундровой зоны ранее подробно не разрабатывался.

Использование растительности в качестве индикатора облегчает получение сведений о состоянии различных компонентов экосистем, в том числе и о степени развития действующих экзогенных процессов (Ландшафтные индикаторы., 1974). В связи с возрастающим масштабом хозяйственной деятельности и климатически обусловленной активизацией экзогенных процессов, затрагивающих экологически хрупкие тундровые сообщества, представляются актуальными выявление степени и характера их влияния на структуру и динамику растительности и разработка комплекса растительных индикаторов развития этих процессов на основании выявленных корреляционных связей.

Цель и задачи работы. Цель исследования — выявление индикационных связей растительности с дефляционным и оползневым процессами и поиск фитоиндикаторов разного ранга для мониторинга и прогноза их развития. Для ее достижения последовательно решались следующие задачи:

1. инвентаризация растительности на основе флористической классификации и экологический анализ выделенных синтаксонов;

2. построение эколого-динамических рядов растительности на основе анализа связей растительности с характеристиками местообитаний, присущими разным стадиям развития экзогенных процессов, и оценка возможности их использования в качестве индикаторов этих процессов.

3. анализ структуры растительного покрова и выявление сочетаний типов сообществ, формирующихся при развитии того или иного экзогенного процесса;

4. построение карты растительности на основе сопоставления значений вегетационного индекса NDVI, получаемого по космическим снимкам и отражающего структуру и продуктивность растительных сообществ, и показателей проективного покрытия и фитомассы сообществ выделенных синтаксонов;

5. создание ГИС с результирующими слоями фитоиндикационных карт дефляционного и оползневого процессов на основе сопряженного анализа морфологии рельефа и распределения растительности и поверхностных отложений.

Научная новизна работы. Впервые составлена флористическая классификация растительности Центрального Ямала, которая вносит определенный вклад в разработку единой классификации тундровой растительности на этом принципе. Значительно расширено и уточнено представление об индикационных связях растительности тундр Ямала с элементами мезорельефа, генетическими типами поверхностных отложений, глубиной сезонного протаивания и интенсивностью развития дефляции и оползневых процессов. Показана корреляционная связь продуктивности тундровых сообществ со степенью минерализации надмерзлотных грунтовых вод на участках развития криогенных оползней, которая, как было установлено ранее, тесно связана с относительным возрастом таких нарушений. Разработаны принципы создания фитоиндикационной ГИС экзогенных процессов для тундровых регионов. Показана возможность экстраполяции выявленных индикационных связей на северную полосу типичных тундр Гыдана.

Положения, выносимые на защиту:

1. Установлены связи классификационных единиц разного ранга со свойствами абиотических компонентов экосистем и с интенсивностью развития экзогенных процессов. Связи союзов прослеживаются, главным образом, с характером поверхностных отложений и мезорельефом, обуславливающими потенциальную возможность развития дефляции и оползневого процесса. Единицы более низкого ранга — ассоциации и субассоциации — проявляют связь с параметрами экотопов (микрорельефом, мощностью СТС и др.), в свою очередь связанными со стадией развития процесса.

2. В ходе экзогенной сукцессии изменяются видовой состав, набор биоморф высших растений, показатели видового разнообразия и наиболее физиономичные признаки растительного покрова, формирующие особенности фотоизображения на космических снимках, — проективное покрытие ярусов, величина и состав надземной фитомассы сообществ. Индикаторами процессов являются эколого-динамические ряды растительности, а их стадийопределенные синтаксоны.

3. Сопоставление значений вегетационного индекса Ш/1, получаемого при анализе космических снимков, с показателями продуктивности и структуры сообществ выделенных ситаксонов позволяет локализовать в пространстве звенья построенных эколого-динамических рядов и выявлять, таким образом, закономерности распределения растительности в зависимости от ведущего экзогенного процесса.

4. Сопряженный анализ морфологии рельефа и распределения растительности и генетических типов поверхностных отложений позволяет создать фитоиндикационную ГИС экзогенных процессов, которая дает возможность определять глубину сезонного протаивания, степень развития дефляции и криогенных оползней и выявлять участки их наиболее вероятной активизации.

Научная и практическая значимость работы. Работа выполнена в рамках тем НИР кафедры биогеографии географического факультета МГУ. Полевые работы проводились в составе экспедиций Института Криосферы Земли СО РАН (по грантам РФФИ и международным проектам «CALM») и российско-финской экспедиции (Арктический центр, Рованиеми). Результаты могут быть использованы при инженерно-экологических изысканиях и мониторинге изменений окружающей среды, а также в учебном процессе.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на конференциях студентов и аспирантов «Ломоносов» (Москва, 2002, 2003), Международной конференции «Экстремальные криосферные явления: фундаментальные и прикладные аспекты» (Пущино, 2002), 5-х научных чтениях им. Е. М. Сергеева (Москва, 2003), Международной конференции «Криосфера Земли как среда жизнеобеспечения» (Пущино, 2003), 8-ой Международной Мерзлотоведческой Конференции (Цюрих, Швейцария, 2003), Международной конференции по Северным территориям (Эдмонтон, Канада, 2003), заседании Комиссии биогеографии Русского географического общества (Москва, 2005).

Публикации. Результаты представлены в 4 статьях (1 из которых опубликована в журнале, рекомендованном ВАК) и 9 тезисах докладов.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и выводов, списка литературы, включающего 207 наименований (184 на русском и 21 на иностранных языках, 2 ссылки на интернет-ресурсы). Объем работы — 166 страниц основного текста (в том числе 19 таблиц, 119 рисунков и 4 карты).

Заключение

.

Инвентаризация растительности Центрального Ямала на основе флористической классификации позволила описать 23 субассоциации, 7 ассоциаций и 2 союза. Растительность склонов морских верхнеплейстоценовых террас Центрального Ямала сформирована ерниково-ивняковыми (союз Equiseto-Salicion glaucae), ерниковыми (ассоциация Vaccinio-Betuletum nanae) и мохово-травяными (ассоциация Luzulo-Polytrichetum juniperinum) сообществами и разнотравно-злаковыми лугами (ассоциация Alopecuretum pratensis). С засоленными глинистыми отложениями, слагающими эти террасы, связаны криогенные оползни скольжения, приводящие к сильной трансформации экотопов. Специфика криогенных оползней Ямала заключается в значительном увеличении минерализации грунтовых вод после схода криогенного оползня, что связано с выходом на поверхность засоленных ММП. Криогенные оползни вызывают катастрофические сукцессионные смены растительности.

На повышенных субгоризонтальных поверхностях морских террас, перекрытых элювиально-делювиальными песчаными отложениями, характерны кустарничково-мохово-лишайниковые полигональные тундры (союз Luzulo-Festucion rubrae). Здесь активно развивается дефляционной процесс, преобразующий местообитания растительности, что вызывает ее дигрессию. Снижение сомкнутости растительного покрова в ходе дигрессии связано понижение кровли многолетнемерзлых пород.

На основе флористической близости сообществ, результатов кластерного и корреспондентного анализов, положения синтаксонов в условном экологическом поле была выявлена сукцессионная и экологическая преемственности описанных синтаксонов, что позволило составить пять эколого-динамических рядов растительность, смена сообществ которых контролируется развитием экзогенных процессов. Один из рядов развивается на приводораздельных поверхностях в связи с дефляцией, четыре других образуют сложную сукцессионную систему на склонах морских террас в связи с развитием криогенных оползней. Контрастность и сложность рядов связана с характером и глубиной преобразований условий местообитаний экзогенным процессом. Смена сообществ в эколого-динамических рядах определяется изменением условий ее существования под воздействием процесса, а весь эколого-динамический ряд является индикатором процесса.

Динамические смены растительности приводораздельных поверхностей охватывают, по-видимому, от нескольких десятков до первых сотен лет, на склонах морских террас восстановительные сукцессии могут продолжаться несколько тысяч лет, что связано с более.

145 значительными изменениями, вносимыми оползнями в экотопы. На постоянно подвижных песчаных субстратах направление сукцессии определяется интенсивностью развития дефляции на конкретном участке, динамические смены растительности могут менять свое направление — здесь протекают как демутации, так и дигрессии. Воздействие криогенных оползней на местообитания приводит к развитию восстановительной сукцессии растительности, причем характер этого воздействия определяет тип сукцессии (первичный или вторичный).

В ходе сукцессии на склонах морских террас и приводораздельных поверхностях выявляются некоторые общие черты. Максимальное видовое богатство характерно для предсубклимаксных стадий сукцессий, связанных с ослабленным воздействием экзогенного процесса на местообитания растительности, которое позволяет поселяться здесь видам-финалистам и сохраняться видам, характерным для более ранних стадий развития процесса. В изменении набора биоморф высших растений в ходе сукцессии прослеживается вселение длиннокорневищных трав в наиболее нарушенных местообитаниях, кустарнички активно входят в состав сообществ на субклимаксных стадиях.

Ценотическое разнообразие растительности значительно выше на склонах морских террас, т.к. в результате развитого здесь оползневого процесса формируется большое количество местообитаний, отличных друг от друга по многим параметрам. Показатели видового разнообразия сообществ выше на приводораздельных поверхностях, что, по-видимому, обусловлено большей экологической емкостью песчаных местообитаний, по сравнению с глинистыми.

Эколого-динамический ряд по степени развеянности местообитаний образуют субассоциации союза (.игЫо-РеэШсюп гиЬгае и фактор дефляции является ведущим в их пространственном распределении. Сообщества ассоциации БаНсеШт питтШапае занимают участки с малой и средней степенью развеянности, а сообщества ассоциации РиггшеШт дгатт^оПиБ — активно перевеваемые пески. Под действием дефляции происходит коренная перестройка структуры растительности, порогом начала дефляционного преобразования является 35% незадернованного субстрата в пределах фитоценоза, в структуре сообществ оно находит отражение в изменение соотношения проективных покрытий мхов и лишайников в сторону преобладания первых. Постепенно ведущую роль в сложении сообществ приобретают виды травяно-кустарничкового яруса, который в ходе дигрессии растительности вырождается в травяной по мере выпадения кустарничковых видов, полностью отсутствующих на финальных стадиях. Многие биоморфы кустарничков исчезают уже на промежуточных стадиях, дольше других сохраняются простратные формы как более приспособленные к жестким условиям. В ходе дигрессии увеличивается участие трав, наиболее успешны длиннокорневищные формы. При увеличении площади открытого песка свыше 85% от площади фитоценозов пионерные растительные группировки разрушаются, и отмечаются только единичные растения.

Видовая насыщенность растительных сообществ практически линейно снижается в дефляционном эколого-динамическом ряду. Видовое богатство на начальных стадиях дефляции повышается за счет вселения, в основном, случайных видов.

На основании анализа дефляционного эколого-динамического ряда были выделены следующие стадии развития дефляции — 1) стадия условно-коренных сообществ, 2) стадия слабого развеивания, 3) стадия умеренного развеивания, 4) стадия сильного развеивания, 5) стадия полной деградации растительности.

Сообщества стадии слабого развеивания маркируют критические состояние экосистемы, при котором даже минимальная нагрузка может привести к активизации процесса развеивания, который трансформирует растительность настолько сильно, что ее возврат в субклимаксное состояние (при условии снижения интенсивности дефляции) потребует значительного времени. На этой стадии уже исчезают некоторые виды, характерные для условно-коренных сообществ, и наблюдается перестройка структуры и снижение общего проективного покрытия, но в целом сообщества еще близки к условно-коренным.

Определение ценотического оптимума видов на основе их встречаемости выявило индикаторы стадий дефляции. Только для стадии условно-коренных сообществ характерны собственные виды-индикаторы (Ledum decumbens, Pedicularis hirsuta, Vaccinium vitis-idaea subsp. minus, Polytrichum piliferum, Cetraria nigricans, Ochrolechia frigida, Peltigera scabrosa). Виды Thamnolia vermicularis, Bryocaulon divergens, Equisetum arvense subsp. minus объединяют несколько соседних стадий, что характеризует преемственность сообществ этих стадий.

Таким образом, выявлен комплекс фитоиндикаторов стадий развития дефляции: 1) дифференциальные виды субассоциаций, входящих в дефляционный эколого-динамический ряд сообществ- 2) общее проективное покрытие сообществ этих субассоциаций- 3) проективное покрытие травяно-кустарничкового яруса- 4) проективное покрытие мхов- 5) проективное покрытие лишайников- 6) видовое богатство синтаксонов- 7) видовая насыщенность растительных сообществ- 8) набор биоморф высших растений- 9) индикаторные виды.

Под действием оползневого процесса растительность склонов морских террас.

Центрального Ямала образует сложную сукцессионную систему, объединяющую четыре эколого-динамических ряда. Характер сукцессионных смен преимущественно зависит от положения участка относительно траектории движения оползня и типа образовавшейся оползневой морфоструктуры. Ход сукцессии контролируется динамикой развития растительности и восстановлением исходных параметров экотопа (мощности СТС, степени минерализации грунтовых вод, микрорельефа и др.). Стадии эколого-динамических рядов связаны с возрастными генерациями оползневых морфоструктур.

По всем эколого-динамических рядам фиксируются сопряженные изменения в минерализации грунтовых вод и концентрациях химических элементов в растениях. Содержание Cl, S и К фиксируется как в травянистых растениях, так и в листьях Salix glauca, в то время как содержание Ca, Mg и Р лучше прослеживается по накоплению этих элементов в листьях Salix glauca. В целом для всей сукцессионной системы склонов морских террас характерно преобладание в листьях Salix glauca кальция, а в травах — калия. Отмечено снижение в ходе сукцессии участия хлора в химическом составе растений относительно остальных химических элементов, что свидетельствует о восстановлении исходных параметров экосистемы.

Для всех эколого-динамических рядов растительности характерно возрастание общей фитомассы сообществ до предфинальной стадии сукцессии, на которой происходит смена минерализации грунтовых вод с пресной на ультрапресную. Скорее всего, возрастание фитомассы связано с повышением обеспеченности растений начальных и промежуточных стадий восстановительной сукцессии элементами минерального питания за счет растворения в грунтовых водах химических веществ и соединений, содержащихся в ММП. На финальной стадии сукцессии наблюдается снижение, а затем повышение значений фитомассы, что связано со сменой доминирующих структурных частей фитомассы — на этой стадии ивы (около 95% составляет Salix glauca) резко снижают участие в сообществах, а мхи наоборот его повышают, что свидетельствует о переходе к субклимаксу.

Видовое богатство растительных сообществ нелинейно повышается к финальным стадиям сукцессии, видовая насыщенность меняется в узком диапазоне. Изменения соотношения широтных комплексов видов в ходе сукцессии направлено на восстановление видовой структуры, характерной для условно-коренных сообществ типичных тундр. Вселение видов более южного распространения происходит на начальных и промежуточных стадиях, где нарушения экологических условий наиболее выражены.

В начале сукцессии преобладают длиннокорневищные поликарпические травы, снижающие участие по мере восстановления растительности. К финальной стадии сукцессии возрастает участие прямостоячих кустарничков и плотнодерновинных трав. Для промежуточных стадий характерно резкое возрастание участия кистекорневых трав, а в сообществах, предшествующих субклимаксным, гемипростратных кустарничков.

Стадию развития морфоструктур и тип оползневого местообитания надежно индицируют Dupontia fisheri, Stellaria palustris, Dryas octopetala, Sanionia uncinata, Peltigera aphthosaвиды Nardosmia frigida и Poa alpigena subsp. alpigena являются индикаторами одной стадии развития для разных типов оползневых местообитаний. Salix glauca активно участвует во всех растительных сообществах, маркирующих различные стадии развития всех оползневых морфоструктур, вплоть до субклимаксных. Этот вид предлагается использовать в качестве руководящего при выявлении участков, затронутых криогенными оползнями. Salix glauca появляется уже на стадии молодых оползневых морфоструктур, образуя сомкнутый кустарниковый покров (высотой часто более 1 м) примерно через 100−150 лет после схода криогенного оползня.

Анализ положения ивняковых сообществ из Salix glauca в растительном покрове типичных тундр показал, что здесь они являются экстразональными. Согласно литературным данным и схемам геоботанического и флористического районирования Арктики кустарниковые сообщества, в том числе и из Salix glauca, не выходят в подзоне типичных тундр за пределы пойменных местообитаний. Однако, на Центральном Ямале зачастую они занимают нетипичные ландшафтные позиции — склоны морских террас. Развитие таких ивняков на склонах отмечено не только для полосы типичных тундр Ямала, но также для Гыдана и некоторых районов Канады (с участием Salix lanata).

При невыработанном продольном профиле склона развитие оползневого процесса возможно на любой стадии восстановления растительного покрова. Тем не менее, структура растительных сообществ является значимым фактором активизации криогенных оползней. Сообщества промежуточной и поздней стадий восстановления растительности связаны с наиболее устойчивыми к развитию оползневого процесса экотопами. Эти сообщества отличаются развитым сомкнутым кустарниковым покровом из Salix glauca. На стадии субклимакса кустарниковый покров изреживается и по фитомассе начинают преобладать мхи. Отсутствие растений с мощными корневыми системами, способными «удерживать» структуру СТС, в известной степени способствуют неустойчивости экотопа к развитию оползневого процесса. С другой стороны, происходящие в СТС геохимические процессы приводят к дестабилизации экосистемы через постепенное накопление вторичных глинистых минералов на границе «СТС — ММП», играющих значимую роль в развитии криогенных оползней. Напряжение в верхних горизонтах пород, также являющееся необходимым условием активизации оползневого процесса, тоже накапливается постепенно (порядка 300 лет).

Выявлен комплекс фитоиндикаторов давности схождения оползня и типов оползневых морфоструктур — 1) дифференциальные виды синтаксонов сукцессионной системы растительности склонов морских террас- 2) индикаторные виды- 3) видовое богатство синтаксонов- 4) общая надземная фитомасса растительных сообществ- 5) фитомасса Salix glauca- 6) фитомасса мхов- 7) набор биоморф высших растений. Необходимо отметить возможность использования выявленного комплекса фитоиндикаторов для определения химического состава грунтовых вод, характерного для исследуемой морфоструктуры и стадии ее развития.

Растительный покров приводораздельных поверхностей представляет собой сопряженную мезокомбинацию гомогенной условно-коренной растительности и комплексов дефляционного типа. Комплексы включают в себя сообщества субассоциаций, являющихся соседствующими звеньями дефляционного эколого-динамического ряда растительности. Комплексы дефляционного типа маркируют стадии развеивания. На материалах дистанционного зондирования эта мезокомбинация проявляется в характерных концентрических структурах (часто неправильной формы), центр которых представляет собой очаг дефляции с сильно разреженной растительностью, окруженный относительно сформированными растительными сообществами. Условно-коренная растительность является гораздо более распространенной и составляет «фон» растительного покрова, нарушаемый редкими и небольшими по площади вкраплениями комплексов дефляционного типа. При высокой интенсивности дефляции очаги ее развития могут смыкаться, образуя, таким образом, обширные участки с выраженным эоловым рельефом и практически лишенные растительности.

Растительный покров склонов морских террас представляет собой мезокомбинацию комплексов сообществ, занимающих одновозрастные оползневые структуры (комплексы эти обычно четырехчленные, а сообщества представляют собой звенья разных сукцессионных рядов растительности), и комплексов сообществ, занимающих склоны с невыраженным оползневым микрорельефом. Элементы этих микрокомбинаций могут значительно отличаться по занимаемой площади, границы между комплексами и сообществами достаточно четкие.

Растительный покров морских террас намного более сложный, чем растительных покров их субгоризонтальных поверхностей, перекрытых песчаными отложениями. Высокая степень гетерогенности растительного покрова склонов морских террас обусловлена развитием более сложного, по сравнению с дефляцией, оползневого процесса, изменяющего многие параметры местообитаний растительных сообществ, и его временной цикличностью.

На основе сопряженного анализа космических снимков и полученных данных об индикаторных особенностях пространственной структуры растительного покрова и ландшафтно-геоморфологических условиях развития экзогенных геоморфологических процессов была создана фитоиндикационная ГИС дефляционного и оползневого процессов на западную часть Центрального Ямала. ГИС включает слои: 1) морфологическую карту рельефа, составленную на основе топографической карты (выделены зоны денудации, транзита и аккумуляции материала) — 2) карту поверхностных отложений, составленную по литературным данным- 3) серию отдешифрированных АФС модельных участков и прилегающих территорий;

4) слой, содержащий значения вегетационного индекса N071, связанного с проективными покрытиями и фитомассой сообществ, составленный по космическому снимку 1апс15а{ ЕТМ+;

5) серию разномасштабных фитоиндикационных карт экзогенных процессов.

Построенная серия фитоиндикационных карт выявила характер распространения оползневого и дефляционного процессов на территории и позволила определить наиболее уязвимые к развитию этих процессов участки. Более распространенным является процесс криогенного оползания, потенциально он может охватывать до 25% территории, дефляция распространена локально и потенциально может затрагивать около 5% территории. Участки потенциальной активизации оползневого процесса занимают около 5% территории, площадь участков наиболее вероятной активизации дефляции составляет всего 0,2% территории, что определяет невысокую степень риска ее развития. Выявленные комплексы фитоидикаторов развития экзогенных процессов позволяют уточнить при наземных исследованиях основные характеристики потенциально опасных участков.

Следуя принципам экстраполяции индикационных закономерностей, установленные связи растительности со свойствами абиотических компонентов экосистем и ведущими экзогенными процессами возможно распространить на северную полосу подзоны типичных тундр Гыдана. Оба полуострова лежат в одном секторе субполярной климатической зоны, их общая история развития проявляется в сходном геологическом строении и, в частности, в распространении засоленных отложений верхнеплейстоценовых морских террас. Территория Ямала и Гыдана относится к одной ботанико-географической подпровинции, что предполагает сходный набор видов и их близкую ценотическую роль на аналогичных ландшафтных позициях, и возможность наличия схожих фитоиндикационных связей.

Составленная ГИС и выявленные комплексы фитоиндикаторов — основа мониторинга состояния экосистем Ямала и Гыдана в связи с хозяйственным освоением. Предложенные принципы создания фитоиндикационной ГИС могут быть использованы при решении аналогичных задач в других тундровых регионах. Выводы:

1. Описаны 23 субассоциации, 7 ассоциаций и 2 союза. Кустарничково-мохово-лишайниковые полигональные тундры (союз Luzulo-Festucion rubrae) индицируют песчаные отложения, перекрывающие субгоризонтальные поверхности морских террас. Ассоциации этого союза индицируют интенсивность дефляции, а их субассоциации связаны со стадиями процесса. Сочетание ерниково-ивняковых (союз Equiseto—Salicion glaucae), ерниковых (асс. Vaccinio-Betuletum nanae), мохово-травяных тундр (асс. Luzulo-Polytrichetum juniperinum) и разнотравно-злаковых лугов (асс. Alopecuretum pratensis) связано с глинистыми отложениями склонов морских террас. Сообщества союза Equiseto—Salicion glaucae диагностируют наличие оползневого нарушения, ассоциации союза уточняют его характер, субассоциации связаны со степенью минерализации грунтовых вод местообитаний, а через нее и с давностью оползневого нарушения. Сообщества ассоциации Vaccinio-Betuletum nanae явпяются условно-коренными, ассоциация Alopecuretum pratensis индицирует свежие поверхности скольжения, ассоциация Luzulo-Polytrichetum juniperinum — участки снежников.

2. На основе выявленной сукцессионной и экологической преемственности описанных синтаксонов составлены 5 эколого-динамических рядов растительности. Контрастность и сложность рядов связана с характером и масштабом преобразований сезонно-талого слоя экзогенным процессом. Построенные эколого-динамические ряды можно использовать для индикации экзогенных процессов, поскольку сообщества их стадий связаны с местообитаниями определенной степени нарушенности тем или иным экзогенным процессом. В каждом эколого-динамическом ряду наиболее уязвимое состояние экосистемы индицируют субклимаксные и близкие к ним растительные сообщества. В ходе экзогенной сукцессии изменяются видовой состав, набор биоморф высших растений, показатели видового разнообразия и наиболее физиономичные признаки растительного покрова, находящие отражение на космических снимках, — проективное покрытие ярусов, величина и состав надземной фитомассы сообществ.

3. Экзогенные процессы вызывают как дигрессию растительности, так и развитие продуктивных производных сообществ. На фоне довлеющего действия низких температур и распространения вечной мерзлоты внесение дополнительного минерального питания за счет растворения в грунтовых водах морских солей многолетнемерзлых пород является компенсаторным экологическим фактором, позволяющим развиваться здесь ивнякам, в целом характерным для южной тундры и в типичных тундрах не выходящим за пределы пойменных экотопов. Изменение позиций Salix glauca в растительном покрове позволяет надежно индицировать оползневой процесс при мониторинге состояния среды.

4. Сочетание звеньев эколого-динамических рядов формирует специфическую структуру растительного покрова, характерную для участков развития того или иного экзогенного процесса. Растительный покров склонов морских террас более сложный, чем покров их субгоризонтальных поверхностей, перекрытых песками, что связано с развитием более сложного, по сравнению с дефляцией, оползневого процесса, изменяющего многие параметры экотопов сообществ, и его временной цикличностью.

5. Сопоставление значений вегетационного индекса NDVI, получаемого путем анализа космических снимков и связанного с проективным покрытием и фитомассой растительных сообществ, и показателей продуктивности и структуры сообществ выделенных синтаксонов позволяет дешифрировать сообщества синтаксонов и их сочетания. Используя положение сообществ в эколого-динамических рядах, выявлено пространственное распространение стадий процессов, что является основой построения фитоиндикационной ГИС экзогенных процессов, включающую серию карт. Легенды фитоиндикационных карт построены на динамическом принципе и позволяют одновременно получать информацию о динамическом состоянии экосистемы и о важнейших параметрах экотопов.

6. Северные типичные тундры Ямала потенциально подвержены широкому развитию дефляции (до 5% площади) и оползневого процесса (до 25% площади).

7. Индикационные связи растительности с абиотическими компонентами экосистем и ведущими экзогенными процессами с известной долей осторожности можно экстраполировать на северную полосу подзоны типичных тундр Гыдана.

8. Составленная ГИС и выявленные комплексы фитоиндикаторов — основа мониторинга состояния экосистем Ямала и Гыдана в связи с хозяйственным освоением. Предложенные принципы создания фитоиндикационной ГИС могут быть использованы при решении аналогичных задач в других тундровых регионах.