Submit manuscript Sign in / Sign up
Advanced search
Article sections

STRUCTURE OF SOIL AND VEGETATION COVER OF TYPICAL TUNDRA OF THE TAZOVSKY PENINSULA

Research article
Kobeleva N.V.
Chumakova A.V.
Cherepanov S.V.
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2018.74.8.013
Issue: № 8 (74), 2018
Published:
2018/08/18
PDF

DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2018.74.8.013

СТРУКТУРА ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА ТИПИЧНЫХ ТУНДР ТАЗОВСКОГО ПОЛУОСТРОВА

Научная статья

Кобелева Н. В.1, *, Чумакова А.В.2, Черепанов С.В.3

1 ORCID: 0000-0003-0637-6319,

Научно-исследовательский центр экологической  безопасности РАН, Санкт-Петербург, Россия;

2 ORCID: 0000-0002-1085-2413;

3 ORCID: 0000-0002-4907-7637,

Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия

* Корреспондирующий автор (nella[at]mail.ru)

Аннотация

Сопоставлены южные границы типичной (средней) полосы Субарктических тундр, проведенные разными авторами на Тазовском полуострове. Охарактеризована структура комплексов почвенно-растительного покрова средней тундры. Установлено, что южная граница типичных тундр, предложенная В.Б. Сочавой с учетом характера растительного покрова, является южной  природной границей полосы глинистых почвообразующих пород. Представлена крупномасштабная карта почвенно-растительного покрова модельного участка междуречья рек Анеръяха и Нгарка-Лымбараси, составленная на основе авторских полевых материалов и дешифрирования аэрофотоснимков.

Ключевые слова: Тазовский полуостров, полоса типичных тундр, структура почвенно-растительных комплексов, дешифрирование, крупномасштабное картографирование, ГИС-технологии.

STRUCTURE OF SOIL AND VEGETATION COVER OF TYPICAL TUNDRA OF THE TAZOVSKY PENINSULA

Research article

Kobeleva N.V.1, *, Chumakova A.V.2, Cherepanov S.V.3

1 ORCID: 0000-0003-0637-6319,

Scientific Research Center for Ecological Safety RAS, Saint-Petersburg, Russia;

2 ORCID: 0000-0002-1085-2413;

3 ORCID: 0000-0002-4907-7637,

Saint Petersburg State University, Saint-Petersburg, Russia

* Corresponding author (nella[at]mail.ru)

Abstract

The article compares southern boundaries of the typical (middle) zone of the Subarctic tundra performed by different authors on the Tazovsky Peninsula. The structure of soil and vegetation cover complexes of the middle tundra is characterized. It is established that the southern boundary of typical tundra proposed by V.B. Sochava with account to the nature of the vegetation cover is the southern natural boundary of the clay soil-forming material. A large-scale map of the soil and vegetation cover of a model area between the rivers of Aneryakha and Ngarka-Lymbarysi compiled on the basis of authorial field materials and decoding aerial photography is presented.

Keywords: Tazovsky peninsula, zone of typical tundra, structure of soil and vegetation complexes, interpretation, large-scale mapping, GIS-technology.

В пределах тундровой зоны Западной Сибири выделяют, согласно территориальной дифференциации растительности, две подзоны: Арктическую и Субарктическую [1]. Субарктическую подзону  подразделяют на три полосы: северную, среднюю (типичную) и южную [1]. Согласно литературным источникам, на Тазовском полуострове выделяют две полосы субарктических тундр: среднюю (или типичную) и южную. Это нашло отражение в составленных авторами зональных схемах. На рисунке 1 показаны южные границы типичных тундр, проведенные разными авторами.

21-08-2018 16-12-57

Рис. 1 – Подзональное деление Субарктических тундр Тазовского полуострова

Примечание: южная граница средней полосы Субарктических тундр проведена 1 – В.Б. Сочавой [2], 2 – В.Д. Александровой [3], 3 - Г.Н. Огуреевой [4], 4 – И.С. Ильиной [5], Л.И. Мельцер [6]; зеленым квадратом обозначено место расположения модельного участка

Как видно из схемы, в пределах Тазовского полуострова, южная граница типичных тундр в широтном отрезке сильно варьирует. С целью однозначности проведения границ, важно выявить комплекс ведущих природных факторов анализируемой территории. Для исследуемого региона такими ведущими признаками являются растительность, почвенный покров, рельеф и мерзлотные характеристики. В роли последней может выступать величина сезонно-талого слоя. В ходе многолетних экспедиционных работ были получены описания и количественные характеристики ведущих факторов среды исследуемой территории, которые легли в основу данной работы.

Выбранный модельный участок расположен в междуречье Анеръяхи и Нгарка-Лымбараси (рис.1). Эти территории подвергались не только сплошному оледенению, но и сильной степени затопления водами трансгрессии моря, что обусловило особенности современного рельефа и почвообразующих пород. Подавляющая часть площади характеризуется залегающей на небольшой глубине многолетней мерзлотой. В значительной мере с мерзлотой связаны различные формы мезо- и микрорельефа, обуславливающие комплексность растительного покрова. Тундровые почвы формируются в условия вечной мерзлоты при недостатке тепла, что замедляет в целом процессы почвообразования [7]. Структура почвенного покрова отличается значительным разнообразием почв, наличием сочетаний и комплексов и проявлением процесса оглеения. На почвенной карте под редакцией В.М. Фридланда можно видеть, что исследуемая площадь подстилается, главным образом, глинистыми и суглинистыми отложениями, на которых развиваются глееземы торфянистые и торфяные тундровые [8]. Наибольшую площадь на участке занимает Ерничково-пушицевая тундра на глееземе криотурбированном суглинистом. Высота Betula nana не превышает 20 см. Выделы представлены едиными массивами, расчлененными водосборными участками, долинами мерзлотного протаивания. Наиболее дренированной представляется центральная и восточная части участка. Разнообразие травяного яруса на тундровых участках не велико.

Следует отметить, что комплексность в данном районе исследования характерна, главным образом, для выделов слабодренированных территорий (болот). Причем, если комплексность дренированных участков связана с процессом пучения или со склоновыми процессами, то комплексы заболоченных участков связаны с естественным процессом растрескивания мерзлотных толщ (трещиноватостью).

В ходе анализа установлено, что среди дренированных типов выделов наличием внутренней структуры отличаются Ерничковая лишайниково-моховая (Betula nana, Cladonia stellaris, Polytrichum commune, Pleurozium schreberi, Calliergon cordifolium)  пятнистая тундра на глееземе суглинистом и Комплекс бугристой ивнячковой лишайниковой тундры (Salix glauca, Cladonia stellaris)  со сфагновыми (Sphagnum russowii) прожилками на торфяно-глееземе суглинистом.

В районе исследования, пятнистая (медальонная) тундра формируется при попеременном замерзании и оттаивании однородных глинистых и суглинистых пород. При этом, часто образуются пятна - медальоны. Это «голые» (лишенные растительности) или зарастающие пятна (обычно округлой формы), величина которых, в основном, колеблется от 0,5 м до 1,0 м в диаметре, рассеянные во множестве по покрытой растительностью поверхности тундры. Поверхность пятен плоская или возвышается над задернованными участками на 5-20 см. Тундру с таким рельефом образно называют пятнистой или медальонной. На модельном участке пятна пучения охватывают от 40 до 50 % от площади лишайниковых тундр. Как правило, пятнистая тундра занимает плакорные местообитания или выположенные склоны. Максимальная глубина сезонного оттаивания в лишайниковых тундрах составляет около 80 см, а на пятнах – 65 см, что свидетельствует о «подтягивании» мерзлоты в области распространения пятна. Поверхность пятен, в среднем, поднимаются на высоту около 15 см. Структура участка пятнистой тундры представлена на рисунке 2. Между пятнами на полигоне развивается Ерничковое лишайниковое сообщество. Пятна или еще не покрыты растительностью, или заселены лишайниками и цветковыми растениями, способные лучше мхов переносить сухость почвы и резкие колебания температуры на поверхности почвы. Здесь обитают накипные лишайники из родов Baeomyces, Ochrolechia и Pertusaria, кроме того встречается Cetraria cucullata, Alectoria ochroleuca, Cladonia rangiferina. Мхи в небольшом количестве представлены следующими видами: Pleurozium schreberi, Dicranum spadiceum. Конфигурация пятен имеет округлую форму.

21-08-2018 16-13-49

Рис. 2 – Структура пятнисто-лишайниковой тундры

Примечание: 1 – полигон, 2 – пятно

Комплекс склоновых тундр характеризуется полосчатой структурой (рис. 3).

21-08-2018 16-14-39

Рис. 3 – Структура склоновых тундр

Примечание: 1 – межбугорные понижения, 2 – бугры

Среди склоновых образований неоднородными или комплексными можно назвать Бугристую ивнячковую лишайниковую тундру со сфагновыми прожилками на торфяно-глееземе суглинистом. Подобная структура связана с водосборным характером склона и достаточной увлажненностью почвы. Сфагновые прожилки (колеи) занимают около 40 % выдела, их ширина колеблется от 10 м до 3 м. Прожилки разделены полосами дренированных ассоциаций, которые в среднем по ширине составляют 10-12 м. В прожилках доминирует Sphagnum russowii, так же присутствует Polytrichum commune, Paludella squarrosa, Warnstorfia exannulata, Salix glauca, Polemonium acutiflorum, Veratrum misae. Между ними развивается Ивнячковая лишайниковая тундра с Salix glauca, Cladonia stellaris.

Структура природных факторов характеризуется пространственной дифференциацией растительного покрова. В связи с этим, структуру региональных единиц объективно проводить на основе картографического рисунка. Для составления легенды к крупномасштабной карте почвенно-растительного покрова была проведена группировка описанных в поле 147 растительных сообществ с характеристикой факторов среды. В результате классификации было получены 23 группы однородных сообществ, послужившим основой для типов выделов легенды карты. Как видно из приведенных выше примеров, структура тундровых комплексов, мозаичность территории, такова, что содержание ее выделов не всегда можно отразить на картах даже крупного масштаба в виде однородных типов. Для картографического отображения выявленных типов выделов, определения их контурной основы были использованы данные дешифрированного аэрофотоснимка М1:10 000 и топографической карты. Наполнение этих типов выделов происходило через выделенные классификационные единицы. Следует отметить, что при крупномасштабном анализе почвенных характеристик в тундровой зоне границы их распространения совпадают с границами растительных сообществ [9]. А региональная дифференциация структуры растительных сообществ на плакорах напрямую зависит от почвообразующих пород. Поэтому целесообразно, для анализа структуры природных характеристик, использовать картографический материал почвенно-растительного покрова. На рисунке 4 представлена почвенно-растительная карта модельного участка: территории междуречья Анеръяхи и Нгарка-Лымбараси. Типы выделов легенды к карте представлены 14 однородными типами выделов и 6 комплексами (табл. 1). Так, структура типов выделов 5, 6, 11, 12, 14 представляет комплекс   из двух однородных классов выявленных сообществ, тип выдела 13 – из трех. Построенная легенда состоит из трех разделов: типов выделов расположенных на дренированных  участка, в урезах мелких рек и болот.

21-08-2018 16-15-58

Рис. 4 – Крупномасштабная карта почвенно-растительного покрова модельного участка территории средней полосы Субарктической подзональной тундры М 1: 10 000 (территория междуречья Анеръяхи и Нгарка-Лымбараси)

Ниже приводится Легенда к карте почвенно-растительного покрова (табл. 1), обозначения типов выделов которой соответствуют номерам контуров картографического рисунка.

Таблица 1 – Легенда к крупномасштабной карте почвенно-растительного покрова междуречья Анеръяхи и Нгарка-Лымбараси

21-08-2018 16-20-43

Использование ГИС-технологий при создании карты позволило получить структурные количественные  характеристики в виде их площадного соотношения. На рисунке 5 представлена структура почвенно-растительного покрова территории междуречья Анеръяхи и Нгарка-Лымбараси.

21-08-2018 16-21-31

Рис. 5 – Структура почвенно-растительного покрова модельного участка средней полосы Субарктических тундр Тазовского полуострова

Структура почвенно-растительного покрова модельного участка такова, что типы выделов на дренированных площадях занимают 82 %, на слабодренированных – 21% и в урезах притоков – 15%. Особенностью структуры типичных (средних) тундр, по сравнению с южными тундрами, является большая площадь контура лишайниковых тундр на плакорах и очень малый процент водных объектов - 0, 12% [10].

Согласно количественным показателям характера структуры модельного участка представляющего типичные тундры, можно сделать вывод, что выделы с однородной структурой занимают большую часть площади– 85,7%. Разнородная структура представлена пятнистой мозаикой (5,5%), бугристо-мочажинной (0,9%) и трещиновато-полигональной (7.9%). Из трещиновато-полигональных структур только 0,6% площади занимает трещиноватая валико-вогнутополигональная структура, которая является в динамическом плане стадией развития трещиновато-выпуклополигональной структуры.

При сравнении характера структур по почвенно-растительному покрову средних и южных тундр можно отметить, что здесь преобладают глинистые почвообразующие породы (в южных тундрах преобладают песчаные почвообразующие породы) и наличие больших площадей однородных лишайниковых тундр [11].  Комплексность в данной полосе исследования характерна, главным образом, для выделов слабодренированных территорий. В полосе южных тундр большая мозаичность наблюдается и на плакорах, занятых лишайниковыми сообществами [8].

Конфликт интересов Не указан. Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

  1. Матвеева Н. В. Зональность в растительном покрове Арктики / Н. В. Матвеева. - СПб, 1998. - 219 с.
  2. Сочава Б. В. Растительный покров СССР / Б. В. Сочава. - Москва - Ленинград, 1956. – 460 с.
  3. Александрова В. Д. Геоботаническое районирование Арктики и Антарктики / В. Д. Александрова. - Ленинград, 1977. - 186 с.
  4. Огуреева Г. Н. Зоны и типы поясности растительности России и сопредельных территорий / Г. Н. Огуреева. - Москва, 1999. – 64 с.
  5. Ильина И. С. Растительный покров Западно-Сибирской равнины / И. С. Ильина. - Новосибирск, 1985. - 248 с.
  6. Мельцер Л. И. Отображение гетерогенной растительность Западносибирских тундр при среднемасштабном картографировании / Л. И. Мельцер // Геоботаническое картографирование, 1980. - С. 3-11.
  7. Кобелева Н. В. Особенности формирования почвенного покрова Ямбургского газоконденсатного месторождения / Н. В. Кобелева, Е. Ю. Окунева, А. С. Федоров // Вестник СПбГУ, 2007. - Серия 7. - Выпуск 3. - С. 120-127.
  8. Почвенная карта РСФСР, масштаб 1:2 500 000. Главный редактор В.М.Фридланд. Всесоюзная академия сельскохозяйственных наук им. В.И. Ленина и почвенный институт им. В.В.Докучаева. ГУГК СССР, 1988.
  9. Кобелева Н. В. Индикационная роль тундровой растительности при составлении крупномасштабных почвенных карт (на примере Тазовского полуострова) / Н. В. Кобелева, К. А. Бахматова К. А. // Теоретическая и прикладная экология, 2014. - № 1. - С. 87-92.
  10. Кобелева Н. В. Структура торфяных болот хасыреев низкокусиврниковой подзональной полосы Субарктических тундр / Н. В. Кобелева, Ф. Г. Кулумбегова // Тофяники Западной Сибири и цикл углерода: прошлое и настоящее. Материалы Четвертого Международного полевого симпозиума. - Новосибирск, 2014. Издательство Томского университета, 2014. - С. 74-77.
  11. Кобелева Н. В. Крупномасштабное эколого-фитоценотическое картографирование на основе аэроснимков и ГИС-технологий (на примере центральной части Тазовского полуострова) / Н. В. Кобелева // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. Самарский научный центр РАН, 2012 - Том 14. - № 1(6). - С. 1607-1617.

Список литературы на английском языке / References in English

  1. Matveeva N. V. Zonal'nost' v rastitel'nom pokrove Arktiki. [Zoning in the vegetation cover of the Arctic] / N. V. Matveeva - St. Petersburg, 1998. - 219 p. [in Russian]
  2. Sochava B. V. Rastitel'nyj pokrov SSSR [Plant cover of the USSR] / B. V. Sochava - Moscow-Leningrad, 1956. – 460 p. [in Russian]
  3. Alexandrova V. D. Geobotanicheskoe rajonirovanie Arktiki i Antarktiki [Geobotanical zoning of the Arctic and Antarctic] / V. D. Alexandrova - Leningrad, 1977. - 186 p. [in Russian]
  4. Ogureeva G. N. Zony i tipy pojasnosti rastitel'nosti Rossii i sopredel'nyh territorij [Zones and types of vegetation zones of Russia and adjacent territories] / G. N. Ogureeva - Moscow, 1999. – 64 p. [in Russian]
  5. Ilyina I. S. Rastitel'nyj pokrov Zapadno-Sibirskoj ravniny [Vegetation cover of the West Siberian plain] / I. S. Ilyina – Novosibirsk, 1985. – 248 p. [in Russian]
  6. Meltser L. I. Otobrazhenie geterogennoj rastitel'nost' Zapadnosibirskih tundr pri srednemasshtabnom kartografirovanii [Showing heterogeneous West Siberian tundra vegetation at medium-scale mapping] / L. I. Meltser // Geobotanicheskoe kartografirovanie [Geobotanical mapping]. - 1980. - P. 3-11. [in Russian]
  7. Kobeleva N. V. Osobennosti formirovanija pochvennogo pokrova Jamburgskogo gazokondensatnogo mestorozhdenija [Features of the formation of the soil cover of the Yamburg gas condensate field] / N. V. Kobeleva, E. Y. Okuneva, A. S. Fedorov // Vestnik SPbGU [Vestnik of Saint Petersburg University]. – 2007. – Vol. 7. - № 3 - P. 120-127. [in Russian]
  8. Friedland V. M. Pochvennaja karta RSFSR, masshtab 1:2 500 000 [Soil map of the RSFSR scale 1:2 500 000] / Chief Editor V. M. Friedland // Vsesojuznaja akademija sel'skohozjajstvennyh nauk im. V.I. Lenina i pochvennyj institut im. V.V.Dokuchaeva. [All-Union Academy of agricultural Sciences. Lenin and soil Institute. V. V. Dokuchaeva]. - THE USSR, GUGK. - Maps. - 1988. [in Russian]
  9. Kobeleva N. V. Indikacionnaja rol' tundrovoj rastitel'nosti pri sostavlenii krupnomasshtabnyh pochvennyh kart (na primere Tazovskogo poluostrova) [the Indicative role of tundra vegetation in the preparation of large-scale soil maps (for example, the Tazov Peninsula)] / N. V. Kobeleva,  A. Bakhmatova // Teoreticheskaja i prikladnaja jekologija [Theoretical and applied ecology]. - 2014. - № 1. - P. 87-92. [in Russian]
  10. Kobeleva N. V. Struktura torfjanyh bolot hasyreev nizkokusivrnikovoj podzonal'noj polosy Subarkticheskih tundr [Structure of the peat bogs of the hasyrians of the low-cuspid subzone band of the Subarctic tundra] / N. V. Kobeleva, F. G. Kulumbegova // Tofjaniki Zapadnoj Sibiri i cikl ugleroda: proshloe i nastojashhee. Materialy Chetvertogo Mezhdunarodnogo polevogo simpoziuma [The Tofianiki of Western Siberia and the carbon cycle: past and present. Materials of the Fourth International Field Symposium]. - Novosibirsk, 2014. - Publisher of Tomsk University, - P. 74-77. [in Russian]
  11. Kobeleva N. V. Krupnomasshtabnoe jekologo-fitocenoticheskoe kartografirovanie na osnove ajerosnimkov i GIS-tehnologij (na primere central'noj chasti Tazovskogo poluostrova) [Large-scale ecological and phytocenotic mapping based on aerial images and GIS technologies (on the example of the Central part of the Taz Peninsula)] / N. V. Kobeleva // Izvestija Samarskogo nauchnogo centra Rossijskoj akademii nauk. Samarskij nauchnyj centr RAN [News of the Samara scientific center of the Russian Academy of Sciences. Samara scientific center of RAS] - 2012. – Vol. 14 - № 1 (6) - P. 1607-1617. [in Russian]