Природные и антропогенные факторы, влияющие на экосистему Мультинских озер
Природные и антропогенные факторы, влияющие на экосистему Мультинских озер
Аннотация
Изучение Мультинских озер Республики Алтай является сложной и многогранной задачей, требующей рассмотрения различных природных и антропогенных факторов, которые оказывают влияние на экосистему этих озер. Благодаря данным, собранным сотрудниками Катунского заповедника и представленным в летописях природы, мы можем ознакомиться с климатическими, гидрологическими и гидрохимическими особенностями данного региона, а также с их изменениями под воздействием человеческой деятельности. Климатические характеристики Мультинских озер играют важную роль в понимании экологической системы данного региона. Разнообразие климатических условий влияет на формирование и обновление водных ресурсов, а также на микроклиматические условия, которые существенно влияют на живые организмы в озерах и в окружающей их территории. Гидрологические и гидрохимические особенности Мультинских озер также являются неотъемлемой частью изучения их экосистемы. Данные о гидрологическом режиме, колебании уровня воды и температуре приземного слоя позволяют понять динамику круговорота воды, что влияет на живой мир в озерах и на прилегающую территорию. Гидрохимические данные позволяют определить уровень загрязнения воды тяжелыми металлами, минерализацию, насыщение воды кислородом и показатель pH. Эти данные очень важны, так как любые изменения в химическом составе могут быть связаны с антропогенным воздействием. Собранные данные также отражают изменения в экосистеме Мультинских озер под воздействием человеческой деятельности. Большое количество туристов может негативно влиять на заповедную территорию. Мониторинг данных позволяет выявить и оценить степень влияния туризма на экосистему озер и разработать меры по снижению негативного воздействия.
1. Введение
Одной из актуальных проблем современной экологии является исследование водных объектов высокогорных территорий Алтая. Полученные результаты позволяют выявить климатические особенности, изменения водного режима и гидрохимического состава озер бассейна реки Мульта. Мультинские озера находятся в труднодоступных местах Катунского хребта на территории Катунского заповедника и могут выступать в роли фоновых. Однако резко возросшая антропогенная нагрузка на заповедную зону может негативно влиять на экосистему водоемов. Целью данной работы является изучение природных и антропогенных факторов, которые негативно влияют на экосистему Мультинских озер.
Основной причиной изменения фонового состояния озер является климат. Последние исследования показывают, что среднегодовая температура воздуха на Алтае за последние 170 лет повысилась на 2,8°С, что является одним из максимальных показателей в мире. Эта тенденция сохраняется, и в ближайшие 50 лет возможно дальнейшее увеличение на 2-3 °С. В настоящее время динамика основных гидрологических процессов и качество воды в Мультинских озерах не вызывают особых опасений, однако необходим их постоянный мониторинг. Влияние природного и антропогенного воздействия на исследуемую территорию также меняет гидрохимические показатели водоемов. За последние 75 лет формирование стока реки Мульта и химический состав всех водных объектов на исследуемой территории происходили в условиях деградации современного оледенения и других последствий изменения климата, а также трансграничного переноса загрязняющих воду и ледники химических элементов техногенного происхождения, увеличения антропогенной нагрузки на бассейны.
2. Методы и принципы исследования
Объектом исследования выступают Мультиснкие озера Катунского заповедника республики Алтай. В их состав входит: Верхнее, Среднее и Нижнемультинское озера. Район исследования характеризуется резко континентальным климатом, то есть низкими летними температурами – +11..+12°С, относительно повышенными зимними температурами – 18..-20°С. Годовая сумма осадков составляет 600 мм, их максимум приходится на лето. Мощность снежного покрова – 50-150 см
. Биоклиматические условия преимущественно дискомфортные. На исследуемой территории с 2014 года функционирует автоматическая метеостанция «Мульта», которая расположена на кордоне «Среднее Мультинское озеро». Данные со станции собираются и обрабатываются раз в год, в основном летом.Для анализа использовались многолетние данные наблюдений за климатическими, гидрологическими и гидрохимическими показателями, а также за рекреационной деятельностью. По результату прошлых исследований были отобранные средние значения, которые позволяют выявить динамику изменения факторов, влияющих на экосистему Мультинских озер.
3. Результаты исследования и обсуждение
Наблюдения за температурой проводились с 2011 по 2019 гг (см. табл 1). Максимальная температура воздуха наблюдалась в 2014 г. - +25,5°С, а в 2019 выше +23°С не поднималась. Минимальная температура зафиксирована в 2019 г. и составила -39°С. Средние годовые температуры изменялись от -1,2 в 2015 г. и 2017 г. до -3,3 в 2018 г
. Так как станция работала с перебоями, данные за 2011 и 2013 гг. неполные, поэтому средние годовые температуры посчитать нельзя. В таблице 1 отмечаются положительная тенденция изменения средней температуры за год с 2012 по 2019 гг.Таблица 1 - Температура воздуха на метеостанции Мульта 2010–2019 гг
Период | 1, ℃ | 2, ℃ | 3, ℃ | 4, ℃ | 5, ℃ | 6, ℃ | 7, ℃ | 8, ℃ | 9, ℃ | 10, ℃ | 11, ℃ | 12, ℃ | год, ℃ |
2011 | -25,4 | -13,5 | - | - | - | - | 10,8 | 9,9 | 6,5 | 4,5 | - | - | - |
2012 | -24,9 | -20,5 | -9,8 | 1,9 | 5,7 | 12,3 | 13,2 | 10,9 | 7,3 | -1,8 | -11,0 | -20,3 | -3,1 |
2013 | -14,2 | -16,2 | -3,4 | - | - | - | - | 10,2 | 4,9 | 0,7 | -7,4 | -12,5 | - |
2014 | -14,8 | -20,8 | -7,5 | 0,9 | 4,6 | 9,8 | 11,9 | 10,6 | 4,9 | -0,2 | -9,6 | -16,8 | -2,3 |
2015 | -14 | -14 | -9 | 0 | 6 | 11 | 10 | 10 | 6 | -0,4 | -8,4 | -11,06 | -1,2 |
2016 | -21,3 | -15,3 | -6,6 | 1,0 | 3,9 | 11,2 | 13,2 | 10,2 | 7,3 | -4,8 | -12,7 | -9,3 | -1,9 |
2017 | -13,9 | -12,9 | -8,1 | 1,2 | 7,6 | 12,4 | 13,3 | 10,2 | 4,5 | -2,7 | -9,3 | -16,4 | -1,2 |
2018 | -25,0 | -15,0 | -4,0 | 0,2 | 3,7 | 11,7 | 11,5 | 11,4 | 4,2 | -2,3 | -12,0 | -24,0 | -3,3 |
2019 | -18,5 | -17,3 | -6,6 | 0,5 | 3,9 | 10,1 | 12,2 | 11,3 | 7,6 | -0,2 | -9,6 | -12,3 | -1,6 |
По данным таблицы 2 можно отметить, что самым теплым годом за этот период оказался 2017 г. Температура в январе, феврале, мае, июне, июле выше средних значений месячных температур с 2011 по 2019 гг. Средняя годовая температура составляет -1,18ºС, что также выше, чем другие показатели за этот период
. В докладе об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2017 год отмечается, что 2017 год в целом для Земного шара оказался третьим среди самых теплых за весь период инструментальных наблюдений со второй половины 19-го века и четвертым среди самых теплых с 1936 г. в России.Таблица 2 - Максимальные и минимальные значения температуры воздуха по месяцам и за год на метеостанции Мульта в 2010–2019 гг
год | 1, ℃ | 2, ℃ | 3, ℃ | 4, ℃ | 5, ℃ | 6, ℃ | 7, ℃ | 8, ℃ | 9, ℃ | 10, ℃ | 11, ℃ | 12, ℃ | за год, ℃ |
2010 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 0,19 | -5,5 | -16 | - |
2011 | -25,4 | -13,5 | - | - | - | - | 10,8 | 9,9 | 6,5 | 4,5 | - | - | - |
2012 | -24,9 | -20,5 | -9,8 | 1,9 | 5,7 | 12,3 | 13,2 | 10,9 | 7,3 | -1,8 | -11,0 | -20,3 | -3,1 |
2013 | -14,2 | -16,2 | -3,4 | - | - | - | - | 10,2 | 4,9 | 0,7 | -7,4 | -12,5 | - |
2014 | -14,8 | -20,8 | -7,5 | 0,9 | 4,6 | 9,8 | 11,9 | 10,6 | 4,9 | -0,2 | -9,6 | -16,8 | -2,3 |
2015 | -14 | -14 | -9 | 0 | 6 | 11 | 10 | 10 | 6 | -0,4 | -8,4 | -11,06 | -1,2 |
2016 | -21,3 | -15,3 | -6,6 | 1,0 | 3,9 | 11,2 | 13,2 | 10,2 | 7,3 | -4,8 | -12,7 | -9,3 | -1,9 |
2017 | -13,9 | -12,9 | -8,1 | 1,2 | 7,6 | 12,4 | 13,3 | 10,2 | 4,5 | -2,7 | -9,3 | -16,4 | -1,2 |
2018 | -25,0 | -15,0 | -4,0 | 0,2 | 3,7 | 11,7 | 11,5 | 11,4 | 4,2 | -2,3 | -12,0 | -24,0 | -3,3 |
2019 | -18,5 | -17,3 | -6,6 | 0,5 | 3,9 | 10,1 | 12,2 | 11,3 | 7,6 | -0,2 | -9,6 | -12,3 | -1,6 |
В следующем докладе об особенностях климата на территории РФ
отмечается, что 2018 г. оказался четвертым среди самых теплых за весь период инструментальных наблюдений со второй половины 19-го века в целом для Земного шара. Однако в районе метеостанции «Мульта» данная тенденция не наблюдается. 2018 год самый холодный в период с 2011 по 2019 гг. Средняя годовая температура воздуха составила -3,3ºС.При условии, что динамика будет сохраняться в сторону повышения показателей, произойдут коренные изменения в экосистеме Мультинских озер и республики в целом: начинают таять ледники, отступила снеговая линия, изменяется структура высотной поясности, поднимается уровень озер и рек, верхняя граница растительности перемещается выше по склонам и формирует новые границы леса за счет участков редколесий.
Жидкие осадки на изучаемой территории распределяются неравномерно (см. табл. 3). Их количество зависит от деятельности арктических и полярных циклонов. Максимальное количество осадков приходит на теплый период (апрель-октябрь). Зимой устанавливается Азиатский антициклон и осадков выпадает мало.
Таблица 3 - Количество среднемесячных и среднегодовых атмосферных осадков на метеостанции Мульта 2012–2019 гг
год | 1, мм | 2, мм | 3, мм | 4, мм | 5, мм | 6, мм | 7, мм | 8, мм | 9, мм | 10, мм | 11, мм | 12, мм | За год, мм |
2012 | - | - | - | - | - | 68 | 204 | 175 | 65 | 44 | 2 | - | - |
2013 | - | - | - | - | - | - | - | 150 | 66 | 69 | 9 | 0,2 | - |
2014 | 0 | 0,2 | 2,8 | 79 | 137 | 79 | 151 | 64 | 38 | 109 | 1 | 0 | 661 |
2015 | 0,8 | 1 | 10 | 105 | 96 | 56 | - | - | - | - | - | - | - |
2016 | - | - | - | - | - | - | 99 | 65 | 63 | 73 | 95 | 0 | - |
2017 | 0,2 | 0 | 7 | 28 | 52 | 70 | 108 | 92 | 126 | 38 | 19 | 0 | 540,2 |
2018 | 0 | 0,2 | 148 | 47 | 117 | 33 | 97 | 115 | 63 | 28 | 2 | 0 | 650,2 |
2019 | 0,2 | 0,4 | 1 | 84 | 161 | 96 | 14 | 103 | 62 | 31 | 5 | 0,8 | 558,4 |
В период с 2014-2019 гг. прослеживается изменение в характере увлажнения изучаемой области: в июле 2014 года из избыточного, он сменился недостаточным в 2019 году. В общем, территория Мультинских озер в теплый период относится к зонам избыточной влагообеспеченности.
Изучаемый район Катунского заповедника не подвержен сильной пожароопасности. Было зафиксировано всего 2 пожара в 2011 году общей площадью 19 га
.
Рисунок 1 - Изменение уровня воды в Среднемультинском озере с апреля по октябрь
Рисунок 2 - Ход температуры воды в Среднемультинском озере в 2018 и 2019 гг
Рисунок 3 - Минерализация воды в бассейне реки Мульта в разные года
Рисунок 4 - Среднее содержание тяжелых металлов в воде бассейна реки
Рисунок 5 - Среднее содержание макрокомпонентов в воде бассейна реки Мульта в 2019 году
Рисунок 6 - Динамика рекреационной нагрузки на экскурсионный маршрут к оз. Верхнему Мультинскому в 2017 и в 2019 году
Также антропогенное воздействие оказывается и на туристические стоянки. Полевые исследования включают в себя описание нарушенных и эталонных природных комплексов, отбор образцов растительности и почвы. В общем, сравнивая 2014 и 2018 гг., последствия рекреационного воздействия на стоянки Мультинского участка заповедника не сильные. Видно, что в целом состояние стоянок, сравнивая с эталоном, немного хуже. Это характерно уплотнением грунта и уменьшением фитомассы. Но относительно временного аспекта, сравнивая потери массы укоса, по отношению с эталоном, процент потери в конце туристического сезона ниже, чем в начале
.4. Заключение
Мультинские озера являются уникальными природными объектами, с одной стороны, и объектами рекреации, с другой. Глобальные и региональные климатические изменения и рекреационная деятельность выступают в качестве основных факторов их возможной трансформации. В результате обработки полученных данных можно выявить следующие изменения климатических условий района: повышение сезонных и годовых температур воздуха; уменьшение периода заморозков и температур ниже -30ºС; незначительные колебания годовых атмосферных осадков. Это значит, что уникальные ландшафты Алтая, в том числе высокогорные и ледниковые сохранятся в близком к естественному состоянию. Можно отметить, что с 2014 по 2019 год на Мультинских озерах стала холоднее зима, средняя летняя температура также немного увеличилась. Исследуемая территория не подвержена большой пожароопасности. Из этого следует, что загрязнение пеплом водных экосистем – минимально. Изменения колебания уровня воды в озерах за 2014 и 2019 гг. – едва заметны. Это свидетельствует о полном балансе распределения осадков в исследуемом районе. Однако температура поверхностного слоя воды взрастает. Таким образом, изучая динамику изменения температуры воды в озера, происходит повешение температуры поверхностного слоя, а также значительное уменьшение прозрачности воды в Верхнем Мультинском озере из-за изменения климатических условий. Максимальные значение минерализации воды в озерах бассейна реки Мульты наблюдались в 2019 году, это указывает о хорошем качестве воды в озерах (пригодна для питья). Одним из важных показателей является содержание растворенного в воде кислорода. В 2020 году для озер эти показатели были достаточно высокими. Эти значения позволяют спрогнозировать эвтрофикацию озер (чем больше показатель минерализации, тем меньше вероятность «цветения» водоема). Показатель pH в 2018 году уменьшился на 1-2 единицы. Одна из гипотез, объясняющих подобное изменение, предполагает увеличение доли кислых снежно-ледниковых вод в питании водных объектов бассейна вследствие изменения климатических условий в данном регионе. Мультинские озера пользуются большим спросом у туристов. В среднем Мультинские озера в год посещают порядка 2000 человек. Исходя из этого, можно сделать вывод, что территория подвержена большой рекреационной нагрузке. С 2017 по 2018 гг. она увеличилась в 2 раза. Также сотрудники заповедника следят за состоянием туристических костровищ (стоянок), на которых отмечается уплотнение грунта вокруг стоянок и уменьшение фитомассы. Это носит временный характер, потому что в не сезон природа сама восстанавливается, но с увеличением количества туристов, естественное возобновление может замедлиться или вовсе исчезнуть.