Тундра и ее экологические проблемы

Тундры Европейской части России

Кольская тундровая область. В зональных (равнинных) условиях ландшафт тундры на Кольском полуострове развит лишь в пределах неширокой полосы Мурманского побережья, представляющего собой невысокое (150-200 м) скалистое плато, сложенное почти всюду гранитами и гнейсами Балтийского кристаллического щита. Запад Мурманского побережья омывается теплыми водами Нордкапской ветви Северо-Атлантического течения, что в сильной степени смягчает климат области. Средняя температура января на побережье, составляющая - 8-10°, близка к средней январской Курска и Воронежа. Осадков выпадает от 350 до 400 мм в год. Многолетняя мерзлота встречается в виде изолированных островов и имеет небольшую мощность - не более 20-25 м.

В условиях влажного климата в прибрежной полосе Кольского полуострова широкое распространение получили кустарничковые тундры, характерный компонент которых - водяника. На востоке области крупные площади заняты бугристыми болотами. Среди животных кольской тундры присутствуют западные виды, в частности норвежский лемминг (Lemmus lemmus). По береговым скалистым обрывам на западе области встречаются птичьи базары.

Восточно-Европейская тундровая область. К ней относятся острова Колгуев, Вайгач, южный остров Новой Земли и материковая тундра от полуострова Канин на западе до Урала на востоке. Восточноевропейская тундра отличается от тундры Кольского полуострова глубоким залеганием кристаллических пород, погребенных под осадочными отложениями палеозоя. Это волнистая, местами холмистая ледниковая равнина с массой озер, переходящая на севере в полосу плоских морских террас. Климат восточноевропейских тундрконтинентальнее климата Кольской тундры. Средняя температура января на востоке области ниже - 20°, многолетняя мерзлота становится малопрерывистой и достигает значительной мощности - около 200 м. Арктической тундры на материке нет,  она распространена  на южном острове Новой Земли и Вайгаче. В материковой части области большую роль в ландшафте играют ерниковые тундры и сфагновые болота, обычно с бугристой поверхностью. По скалистым берегам южного острова Новой Земли много крупных птичьих базаров. Только на его западном побережье насчитывают 27 птичьих базаров с населением свыше 1 млн. птиц, главным образом кайр.

Тундры Сибири

Западно-Сибирская тундровая область занимает крайний север Западно-Сибирской равнины. Располагается она целиком внутри границ морской бореальной трансгрессии и представляет собой низменную плоскую равнину, постепенно опускающуюся в сторону Карского моря. Климат здесь континентальнее, чем в Восточно-Европейской области. Зима холодная: средняя температура января колеблется в пределах от -20 до -30°. Характерны большие скорости ветра, зимой часто наблюдаются сильные метели, называемые местным населением «темной пургой». В декабре, самом ветреном месяце, средняя скорость ветра достигает 7-9 м/сек. Сильные ветры при разреженной растительности местами развевают пески, вызывают образование ландшафтов холодной песчаной пустыни. Западно-Сибирская область, как и Восточно-Европейская, находится в зоне активной циклонической деятельности и получает значительное для этих мест количество атмосферных осадков (350 мм в год на юге и 250 мм на севере). По этой же причине снежный покров на юге области имеет значительную мощность - 50-70 см, но из-за перевевания залегает неравномерно. Безморозный период длится 75-45 дней, на севере Ямала - менее 45 дней.

Многолетняя мерзлота распространена повсеместно, причем на севере области она практически непрерывна и достигает мощности 400-500 м и более. В связи с этим в западносибирской тундре усиливается воздействие на ландшафт многолетних мерзлых грунтов, поэтому здесь много гидролакколитов и термокарстовых озер. На территории Западно-Сибирской тундровой области прекрасно выражены все три подзоны тундры: арктическая, типичная (мохово-лишайниковая) и южная (кустарниковая). В подзоне типичной тундры большие площади заняты ивняками с участием главным образом сизой и мохнатой ив (Salix glauca, S. lanata); южнее, в подзоне южной тундры, ивняки также многочисленны, но они тяготеют здесь к поймам рек.

Западносибирские тундры служат «важным очагом размножения песцов». Велики запасы промысловых птиц. Только здесь и на юго-западе Таймыра гнездится краснозобая казарка (Branta ruficollis) - представитель эндемичного рода и вида гусей.

Среднесибирская тундровая область расположена между Енисеем и Леной. Поверхность ее отличается неоднородным рельефом: низменности неоднократно прерываются возвышенностями и невысокими хребтами. Тундры Средней Сибири - самые северные в пределах зоны: значительная часть их не опускается южнее 72° с. ш. На природе среднесибирских тундр в сильной степени сказывается удаленность от Атлантического океана и связанное с этим ослабление циклонической деятельности. В восточной части области отчетливо заметны элементы природы Восточной Сибири: устойчивая антициклональная погода зимой со средними январскими температурами воздуха - 32-34°, небольшая годовая сумма осадков - до 200 мм, малоснежье. В горах Бырранга и на морском побережье у мыса Челюскин арктическая тундра сменяется ледяной зоной. Северо-восточная часть Бырранга представляет собой узел современного оледенения горно-долинного типа, с ледниками до 3-4 км в длину. Общая площадь оледенения не превышает 35-40 кв. км. Суровым климатом обусловлена распространенная на территории всей области мощная и практически сплошная многолетняя мерзлота. Низкая температура мерзлых грунтов в сочетании с общей суровостью климата приводит к образованию значительной концентрации различного типа подземных льдов. В этой области важную роль играют повторно-жильные льды, описанные в прошлом под названием ископаемых или каменных льдов. Таяние их сопровождается резко выраженными явлениями термокарста и образованием земляных бугров - байджарахов.

Для растительного покрова области характерно широкое развитие кустарничковых тундр, в разорванном растительном покрове которых преобладают дриада и Кассиопея. На востоке области суровая малоснежная зима неблагоприятна для роста клядониевых лишайников (ягеля), вместо них здесь распространены цетрариевые и алекториевые тундры. На Таймыре обитает (текст 1977 года) сейчас самое крупное стадо дикого северного оленя - около 350 тыс. голов при общей численности его в СССР 600-700 тыс. голов. В последнее время на Таймыре предпринят опыт акклиматизации овцебыка, завезенного сюда из канадской Арктики и с Аляски.

Восточно-Сибирская тундровая область. К этой области относится побережье Северного Ледовитого океана между дельтой Лены и устьем Колымы. Климат ее отличается слабым проявлением циклонической деятельности, холодной и малоснежной зимой. Годовая сумма осадков - не более 150-200 мм, высота снежного покрова - менее 40 см. Плоские низменности, сложенные рыхлыми четвертичными наносами, скованы практически сплошной многолетней мерзлотой мощностью 300-350 м. Как и в среднесибирских тундрах, здесь обычны подземные льды, в том числе повторно-жильные или ископаемые. Поверхность тундровых равнин буквально испещрена термокарстовыми и старичными озерами, по берегам морей и озер разбросаны байджарахи. Зимой сток крупных рек ничтожен - около 1% и менее годовой нормы, нередко многие из них промерзают до дна и образуют крупные наледи.

От предыдущих тундровых областей Восточно-Сибирская отличается отсутствием ясно выраженной подзоны южных (кустарниковых) тундр, типичная (мохово-лишайниковая) тундра переходит здесь непосредственно в зону лесотундры. В лишайниковом покрове значительная роль принадлежит алекториям и цетрариям, встречаются дриадово-кассиоповые кустарничковые тундры, во всех подзонах обычны низинные осоковые болота.

Своеобразен животный мир области: помимо широко распространенных в тундровой зоне видов здесь обитают северная пищуха (Ochotona hyperborea), черношапочный сурок (Marmota camtschatica), длиннохвостый суслик (Citellus undulatus).

Тундры Дальнего Востока

Дальневосточная тундровая область по климатическим условиям - аналог Восточно-Европейской. Ее территория лежит в зоне активной циклонической деятельности, связанной с дальневосточной ветвью арктического фронта. Годовая сумма осадков возрастает до 250-400 мм. Зима значительно теплее, облачнее и многоснежнее, чем в сибирских тундрах. Средняя температура января в бассейне Анадыря - 24-28°, а высота снежного покрова достигает максимальной для тундровой зоны величины - 70-80 см. Длительность безморозного периода увеличивается здесь до 60-90 дней (вместо 45-60 в сибирских тундрах). Многолетняя мерзлота прерывиста и маломощна, даже на севере области мощность ее не более 100-200 м. Активно протекающие термокарстовые процессы в условиях влажного климата сопровождаются образованием многочисленных озер, которые занимают в Анадыро-Пенжинской депрессии до 30-50% ее площади.

Климатические особенности области находят отражение в растительности. Обширные пространства заняты здесь осоково-пушицевыми кочкарными тундрами, представляющими собой переходный ландшафт между настоящими тундрами и болотами. Для них характерно присутствие маломощного торфянистого горизонта и сильная оглеен-ность почв. На дренированных участках и в предгорьях распространены заросли кедрового стланика (Pinus pumila), березки Миддендорфа и кустарниковой ольхи (Alnaster fruticosus). Крупнокустарниковые «кедротундра» и «ольхотундра» (термин А. П. Васьковского) - специфические ландшафтные комплексы дальневосточных тундр. Кедровый стланик дает ценный пищевой продукт и прекрасное топливо. На поймах Анадыря и Пенжины, покрытых луговой растительностью, встречаются небольшие рощи высокоствольного леса, образованного душистым тополем (Populus suaveolens) и чозенией, или корейской ивой (Chosenia macrolepis). Эти урочища имеют реликтовую природу.

Фауна Дальневосточной области близка к фауне восточносибирских тундр.   В  качестве нового  вида  появляется желтобрюхий лемминг (Lemmus chrysogaster). Некоторые обитатели тайги распространены летом здесь более широко, чем в других областях тундры.

В данной главе нами были рассмотрены проблемы сезонности, состава и состояния почв тундровой зоны, а также состав животного и растительного мира Тундры. В следующем разделе работы мы остановимся на рассмотрении экологических проблем Тундры. 

3. Экологические проблемы Тундры

3.1.  Климатические воздействия

Глобальное потепление

Одно из наиболее значимых воздействий на биосферу и ее подсистемы, связанные с антропогенной активностью -- глобальное потепление. Оно проявляется в изменении климата: изменении продукционного процесса в экосистемах, сдвиге границ растительных формаций, изменении урожайности сельскохозяйственных культур. Особое значение эти воздействия имеют для высоких и средних широт северного полушария. Эти регионы оказываются одними из главных источников и одновременно объектов подобных воздействий. Здесь глобальное потепление проявится особенно сильно: по расчетам, температура атмосферы наиболее значительно повысится именно в высоких и средних широтах. Кроме того, природа высоких широт особенно восприимчива к различным воздействиям и крайне медленно восстанавливается. С другой стороны, процессы в Арктике могут оказать заметное влияние на глобальные изменения. Это, например, динамика и оптические свойства снега и льда, участие вечной мерзлоты в биогеохимических циклах и т.д. Оценка роли Арктики в формировании глобальных изменений должна учитывать взаимодействия следующих факторов: глобальный цикл диоксида углерода, гидрологический режим, вечная мерзлота, снежный покров и ледники, прибрежные процессы, циркуляция океана и структура донных вод, динамика, тепловой баланс и состав атмосферы, солнечные и геомагнитные воздействия. Все это свидетельствует о важности математического моделирования климата и крупномасштабных процессов в экосистемах высоких и средних широт Северного полушария. Мы попытаемся рассказать о моделировании природных процессов, основанном на разработке и модификации системы различных математических моделей.

Отмечаемые ныне и прогнозируемые на ближайшие десятилетия повышение содержания СО₂ в атмосфере и потепление ведут к серьезным изменениям в таежных и тундровых экосистемах Арктики и Субарктики: изменению продуктивности, смене видового состава, сдвигу границы между лесом и тундрой. Авторы предприняли попытку с помощью модели оценить, как повлияют изменения климата на продукционный процесс в лесной экосистеме и насколько сдвинутся северная и южная границы лесных экосистем умеренной зоны Северного полушария.

За последние годы климат Тундры резко изменился. Весна теперь наступает на месяц раньше. 20 лет назад в мае по всей тундре еще лежал снег, а теперь его к концу апреля почти не остается. Осень - наоборот, заморозки начинаются позже, позже замерзают и реки. В апреле идут дожди, снег начинает таять, потом температура резко падает, и снег покрывается настом (льдом), из-под которого оленям очень трудно достать ягель, мох. Таким образом, они тысячами погибают от голода.

Сегодня в России примерно 93% природного газа и почти 2/3 нефти добываются в арктических регионах. Все эти месторождения также находятся в зоне вечной мерзлоты. В отчете «Гринпис» говорится, что при увеличении температуры вечной мерзлоты учащаются неблагоприятные процессы, которые влияют на устойчивость сооружений. В частности, в Западной Сибири каждый год происходит около 35000 аварий на нефте- и газопроводах, примерно 1/5 часть из которых вызвана механическими воздействиями и деормациями.

Таяние мерзлоты таит и еще одну опасность: в атмосферу выбрасываются газы, находящиеся в замороженном состоянии. И это еще больше усиливает парниковый эффект. Вода в озерах прогревается, погибает растительность, образуются донные отложения, богатые органикой. Бактерии, попадая в богатые органикой осадки, производят метан и другие газы. Метан, образовавшийся под водой, насыщает эту толщу и промораживается. Когда они протаивают, то газы из осадков поступают в атмосферу. Если температура будет расти и дальше, то в атмосферу будет поступать все больше и больше парниковых газов. По оценкам ученых, к 2050 г. вблизи арктического побережья выброс метана может вырасти более чем на 50%.

Воздействие климата на хвойные леса Тундры

Растения - это связующее звено между абиотической средой и животными, поскольку они продуценты органического вещества. Через растение осуществляется химическая связь животных с почвами, материнскими породами, почвенной влагой. Поэтому изучение сложных взаимосвязей баланса между продуцентами и консументами - один из важнейших вопросов современной экологии и биоценологии.

Модель продукционного процесса экосистем хвойного леса описывает динамику углерода и воды, а также основные биотические и абиотические факторы в них. В модели учтены следующие процессы, протекающие в растениях: фотосинтез, дыхание, рост и отмирание органов, распределение усваиваемых питательных веществ между органами. Модель учитывает динамику влажности почвы и потока воды по ее профилю, интенсивность осадков и испарения, гидродинамическое сопротивление и водный потенциал почвы, действие гравитации на транспорт воды. После проверки модели по результатам наблюдений над ельниками в южной тайге на Валдае и другими участками в хвойно-широколиственных лесах и северной тайге ее использовали для описания глобальных процессов в высоких и средних широтах Северного полушария.