Natural and Anthropogenic Factors Affecting the Ecosystem of Multa Lakes

Research article
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2024.142.142
Issue: № 4 (142), 2024
Suggested:
24.02.2024
Accepted:
26.03.2024
Published:
17.04.2024
201
9
XML
PDF

Abstract

The study of Multa Lakes of the Altai Republic is a complex and multifaceted task that requires consideration of various natural and anthropogenic factors that influence the ecosystem of these lakes. Thanks to the data collected by the staff of Katunsky Reserve and presented in nature chronicles, we can acquaint ourselves with climatic, hydrological and hydrochemical specifics of this region, as well as with their changes under the influence of human activity. Climatic characteristics of Multa Lakes play an important role in understanding the ecological system of this region. The diversity of climatic conditions influences the formation and renewal of water resources, as well as microclimatic conditions that significantly affect living organisms in the lakes and the surrounding area. Hydrological and hydrochemical features of Multa Lakes are also an integral part of the study of their ecosystem. Data on the hydrological regime, water level fluctuations and surface layer temperature allow to understand the dynamics of the water cycle, which affects the living world in the lakes and the surrounding area. Hydrochemical data can determine the level of heavy metal contamination, salinity, oxygen saturation and pH. These findings are very important as any changes in chemical composition can be linked to anthropogenic impacts. The data collected also reflects changes in the ecosystem of Multa Lakes under the influence of human activities. Numerous tourists can have a negative impact on the protected area. Data monitoring makes it possible to identify and evaluate the degree of tourism impact on the lakes' ecosystem and develop measures to reduce the negative impact.

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

.

Изучение динамики гидрологических особенностей Мультинских озер является важной частью исследования. В настоящее время качество воды в озерах бассейна реки Мульта не вызывает особых опасений, однако, необходим их постоянный мониторинг. Формирование стока реки Мульта и химического состава всех водных объектов на исследуемой территории за последние 75 лет происходило 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
. В исследуемый период колебания уровня воды в озерах едва заметны, что свидетельствует о балансе распределения осадков в теплый период (см. рис. 1).
Изменение уровня воды в Среднемультинском озере с апреля по октябрь

Рисунок 1 - Изменение уровня воды в Среднемультинском озере с апреля по октябрь

Температурный режим озер отличается пространственной неоднородностью, что в свою очередь связано с высотной поясностью и притоками реки Мульты. С 1993 г., на примере Верхнего Мультинского озера, отмечается повышение температуры на 5,2℃
, а в июле 2003 года на 4,3℃
. Ход температуры воды в Среднемультинком озере (см. рис. 2) можно отследить с помощью метеостанции. В результате заметна разница максимальных летних температур. В 2018 году это значение варьируется между 14-15℃, а в 2019 году имеет значение выше 15℃, также скорость возрастания температуры с наступлением тепла отличается, в 2018 году вода нагревалась медленнее, чем в 2019 году.
Ход температуры воды в Среднемультинском озере в 2018 и 2019 гг

Рисунок 2 - Ход температуры воды в Среднемультинском озере в 2018 и 2019 гг

Гидрохимическим свойствам озер Катунского заповедника можно уделить отдельное внимание. По классификации О. А. Алекина, воды бассейна Мульты относятся к пресным и ультрапресным гидрокарбонатным кальциевым водам I-го типа. Концентрация в воде кислорода в Мультинских озерах – высокая (9,38-9,39 мг/л). По степени насыщения воды кислородом, вода относится к классам чистой и удовлетворительно чистой. Также в озерах отмечается высокое содержание растворенного кислорода, что позволяет спрогнозировать эвтрофикацию озер (чем больше показатель минерализации, тем меньше вероятность «цветения» водоема). Тем не менее, учитывая прогноз повышения средних температур воздуха и, как следствие, воды, риск образования эвтрофикации увеличивается, так как чем теплее вода, тем меньше в ней растворенного кислорода
. Показатель pH в Верхнем Мультинском озере колеблется в пределах 7,3-8,4, что соответствует нейтральным и слабощелочным водам. На среднем озере значения pH варьируются от 8,0-8,5, эти значения относятся к слабощелочным водам. В Нижнемультинском озере pH соответствует нейтральным водам (6,5-7,5)
.
В 2019
году наблюдаются высокие значения минерализации (см. рис. 3), а также значение тяжелых металлов (см. рис. 4) и макрокомпонентов (см. рис. 5) существенно меньшие значения по сравнению с ПДК.
Минерализация воды в бассейне реки Мульта в разные года

Рисунок 3 - Минерализация воды в бассейне реки Мульта в разные года

Среднее содержание тяжелых металлов в воде бассейна реки

Рисунок 4 - Среднее содержание тяжелых металлов в воде бассейна реки

Среднее содержание макрокомпонентов в воде бассейна реки Мульта в 2019 году

Рисунок 5 - Среднее содержание макрокомпонентов в воде бассейна реки Мульта в 2019 году

Мультинские озера активно используются в рекреационной деятельности (см. рис. 6). Там проходит 2 экологические тропы, маршруты которых частично проходят по территории заповедника. На Среднем Мультинском озере располагается кордон.
Динамика рекреационной нагрузки на экскурсионный маршрут к оз. Верхнему Мультинскому в 2017 и в 2019 году

Рисунок 6 - Динамика рекреационной нагрузки на экскурсионный маршрут к оз. Верхнему Мультинскому в 2017 и в 2019 году

Важным аспектом при анализе рекреационного воздействия на природные комплексы является временное распределение нагрузок. Так, наиболее массовое посещение двух экологических троп Мультинских озер отмечается в течение двух месяцев – июля и августа, на которые приходится около 90-95% всего рекреационного потока. Как показывает опыт, в среднем за сезон нагрузка на заповедную зону составляет порядка 900-1800 человек. Это не оказывает большого влияния на экологическую тропу к Мультинским озерам, но при этом важно учитывать временной аспект воздействия, в результате которого рекомендуется максимально снизить посещение маршрута в первой половине июня (начало вегетационного периода), а также в периоды с дождливой погодой
.

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.

Article metrics

Views:201
Downloads:9
Views
Total:
Views:201