Природные и антропогенные факторы устойчивости, функционирования и эволюции геосистем локального, регионального и глобального уровней (ГЗ)НИР

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
4 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. Природные и антропогенные факторы устойчивости, функционирования и эволюции геосистем локального, регионального и глобального уровней
Результаты этапа: Изучены энергетические факторы, определяющие рост скорости процессов в литосфере, гидросфере и атмосфере. Для проверки предположения о глобальных эффектах окисления глубинного водорода проанализированы наблюдения на 31 метеорологической станции Арктики и Субарктики, а также данные дистанционной съемки. Установлено, что снижение общего содержания озона в атмосфере сопряжено с ростом температуры воздуха, увеличением его влагосодержания и повышением частоты гроз. Таким образом, гипотеза о климатических эффектах окисления глубинного водорода нашла полное подтверждение. Собранные данные за период 1996-2014 гг. свидетельствуют о том, что реакция окисления глубинного водорода приводит к повышению температуры почвы (замечаемому при дистанционной инфракрасной съемке), прогреву приземного слоя воздуха и одновременному выпадению грозовых осадков, что может использоваться для предсказания землетрясений. Установлено, что вулканические извержения, как правило, сопровождаются характерными для реакции окисления водорода явлениями, включая электромагнитные. Одно из веских доказательств определяющего значения водородной дегазации для вулканической активности – резкое уменьшение числа извержений в течение года от января к декабрю на планете в целом и особенно в экваториальном поясе, где максимальна линейная скорость вращения (по данным за период 1880-2013 гг.). На региональном уровне прослежено влияние океанов на продукционные процессы в ландшафтах Евразии. Обнаружено, что охлаждающее влияние Атлантики в летние месяцы распространяется на расстояние около 2,5 тыс. км до лесостепи западной Украины, зимой же океан благодаря прогреву воздуха активизирует фотосинтез растений по всей Европе. Колебания биопродукции от года к году возрастают с побережья Атлантики вглубь континента, причем скачкообразное их увеличение отмечается у западной границы лесостепи и в Заволжье Растительный покров Европы реагирует на современные изменения климата дифференцированно в пространстве и во времени. Зимой в период 1981-2011 гг. на большей части рассматриваемой территории, кроме приморской части на западе, прослеживается тенденция к снижению скорости фотосинтеза. Летом фиксируется преимущественно увеличение биопродуктивности; исключение составляют побережья океанов и юго-восток субконтинента Сформулированы ландшафтно-географические принципы оценки экосистемных услуг как неотъемлемой составляющей процедуры ландшафтного планирования. Предложен алгоритм анализа территории для оценки экосистемных услуг с учетом полиструктурности ландшафта. Помимо собственных свойств пространственной единицы и вклада в функционирование геосистем более высокого ранга оценка экосистемных услуг территории может определяться синергетическим эффектом взаимодействия однотипных или разнотипных смежных пространственных единиц. Оценка экосистемных услуг различается в зависимости от размеров, соседства, связности, взаиморасположения пространственных единиц. На примере агроландшафта в таежной зоне Архангельской области установлены пространственные и биогеохимические критерии буферной роли лесных и луговых урочищ по отношению к потокам загрязняющих веществ с распаханных полей к водоемам. Определение эффективности биогеохимических барьеров позволяет в процессе ландшафтного планирования предлагать пространственные параметры буферных зон. На основании биогеохимических данных показана различная емкость фитобарьеров в нижних звеньях катен. На примере низкогорно-степного ландшафта в Оренбургской области (заповедник «Оренбургский» и охранная зона) установлена последовательность изменений свойств компонентов в случае гипотетического изменения увлажнения и в случае роста пастбищных нагрузок. Полученные данные о чувствительности и инертности химических свойств почв и структурных показателей фитоценоза позволяют определять допустимые нагрузки в планировочных процедурах и меру устойчивости структуры ландшафта в меняющихся климатических условиях. На примере культурного ландшафта Болгарского музея-заповедника, выявлены экологические и культурно-эстетические ценности территориальных комплексов музея-заповедника с точки зрения булгарской и русской культур, виды антропогенного давления, устойчивость к нагрузкам, пригодность для туристической активности. Оценены вклады природных комплексов в функционирование экологического каркаса. Составлена карта природных опасностей, накладывающих ограничения на хозяйственное использование. Для музея-заповедника «Рюриково городище» обоснована корректировка границ для обеспечения совпадения с границами природных комплексов. Для территории арт-парка «Никола-Ленивец» (в пределах национального парка «Угра») разработана система ландшафтно-планировочных решений для предотвращения экологического ущерба, в т.ч. по оптимизации дорожно-тропиночной сети парка: определение способов передвижения по дорогам и тропам, размещения причалов и стоянок водных туристов, строительства смотровых площадок. Предложены новые методические подходы к выявлению и оценке одного из главных факторов воздействия артфестивалей на природу – загрязнения звуковой среды ландшафтов парка. Для решения этой задачи рекомендовано использовать методику определения предельно допустимых изменений ландшафта как альтернативы методике допустимых рекреационных нагрузок. Разработан перечень видов необходимых мониторинговых исследований из области звуковой экологии и зоогеографии. По договору с НИиПИ Генплана Москвы на основе ландшафтно-экологического подхода определялся ландшафтно-экологический потенциал территории Москвы для учета в территориальном планировании города и разработки предложений по сбалансированному и эффективному развитию городской территории, обеспечению комфортности проживания населения, охраны окружающей среды и объектов культурного наследия с учетом взаимосвязанного развития Москвы и Московской области. Впервые для всей территории Москвы была составлена серия оригинальных карт в масштабе 1:50000, включающая «Ландшафтную карту Москвы», «Карту природоохранного каркаса», карты ландшафтно-исторических местностей и ландшафтно-исторических комплексов, сводные аналитические карты «Градостроительного освоения территории Москвы» и «Современных ландшафтов г. Москвы». Были разработаны предложения по рациональному использованию территории Москвы и размещению объектов капитального строительства с учетом охраны ландшафтов. Продолжалась отработка методики по картографированию, изучению структуры и антропогенной динамике антропогенных ландшафтов, сформировавшихся на ранних этапах взаимодействия общества и природы. Для территории Верхневолжья установлена периодизация хозяйственного освоения ландшафтов на разных этапах исторического развития, выявлены соответствующие антропогенные нагрузки на ПТК, установлены длительность использования разных типов ландшафтов и выявлены антропогенные изменения в ландшафтах, приводящих к смене самих ландшафтов. Выделены следующие периоды освоения: древнейший или период первоначального освоения территории (до IX в), древний (IX-первая половина XVII в), новый (вторая половина XVII-середина XIX в), новейший (середина ХIХ-ХХ вв.). На Таманском полуострове прослежена связь формирования поселенческой структуры в античное время в зависимости от ландшафтной дифференциации территории. Выявлена четкая детерминированность систем природопользования Фанагорийской хоры от локальной ландшафтной структуры. В картографической форме средствами геоинформационного и статистического моделирования выделены инвариантные ареалы земледелия (с разделением по ведущему фактору их обособления) и области неравновесного землепользования, интенсивность и характер которого находятся в динамической зависимости от внешних условий двух ключевых участков (Архангельская и Калужская области). Сочетанием детальных спорово-пыльцевых анализов голоценовых торфов и новейших методов их датирования получена реконструкция интенсивности хозяйственного освоения окрестностей Старосельского болота (Тверская область) в XX в., убедительно доказывающая возможность применения палеогеографических методов для датирования появления и деградации пашенного земледелия для периодов и регионов, не имеющих исторических свидетельств.
5 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. Природные и антропогенные факторы устойчивости, функционирования и эволюции геосистем локального, регионального и глобального уровней
Результаты этапа: На основе комплекса данных, включающих информацию по режиму атмосферы, речному стоку, геофизическим и гелиофизическим параметрам, а также материалы дендроиндикации, установлено время общего начала новых природных макроциклов длительностью 179 и 1430 лет, датируемого 14 апреля 1990 г. Это важный климатический рубеж, который ознаменован резким уменьшением атмосферного увлажнения и колебаниями теплообеспеченности на уровне регионов (Средиземноморья, бассейна Дуная, Крыма, бассейна Оки и Волги, Забайкалья и т.д.), континентов (Евразии, Африки и Северной Америки) и земного шара в целом в период конца 80-х и начала 90-х гг. В ряде мест наступление нового солнечного цикла сопровождалось опасными стихийными явлениями. Обнаружено, что реакция ландшафтов на космическое возмущение, фиксируемая по биологической продуктивности и другим объективным показателям, зависит от их положения по отношению к главным широтным и долготным структурам планеты. Выявленные эффекты глобальной синхронности создают условия для разработки долгосрочных и сверхдолгосрочных прогнозов и позволяют оценивать реальную значимость наблюдаемых климатических трендов. На основе данных палинологического анализа, радиоуглеродного датирования и результатов изучения содержания микрочастиц угля в болотных отложениях Мещерской низменности установлено, что в течение голоцена наряду с климатическими изменениями, периодические лесные пожары были одним из ведущих факторов формирования ландшафтной структуры региона. Разработана модель биогеохимического круговорота в орнитогенных геосистемах. Количественно оценены вещественно-энергетические потоки «на входе», их трансформация, закрепление ряда тяжелых металлов и биогенных элементов на геохимических барьерах (фитоярус, сухоторфяные горизонты почв, пояс злаковых кочкарников в трансаккумулятивных звеньях катен на суше, водорослевый пояс в литорали и сублиторали). Наряду с этим установлено активное включение биогенных элементов в водную миграцию с поверхностным и грунтовым стоком и формирование латерального потока, направленного с островов в океан. Вследствие этого часть биогенов поступает в прилегающую акваторию, увеличивая трофность вод. Таким образом, в орнитогенных геосистемах имеет место положительная обратная связь, когда один процесс (повышенная биопродуктивность морских вод) усиливается другим (поступление биогенных элементов от птичьего базара). В итоге формируется нуклеарная орнитогенная геосистема с ядром, в качестве которого выступает остров с птичьим базаром, и обширной зоной влияния в прилегающей акватории, площадь которой может превышать площадь острова в 20 раз. Составлена ландшафтная карта Абраусского участкового лесничества государственного природного заповедника «Утриш» с легендой. Дана характеристика факторов дифференциации ландшафтов и закономерностей размещения геосистем и их морфологической структуры. На основе ландшафтной карты обосновано положение площадок долговременного мониторинга по программе Летопись природы и предложена программа мониторинга геосистем заповедника. Построены картографические модели внутриландшафтной дифференциации режимов функционирования междуречного и склонового участков целинной лесостепи Центрально-Черноземного заповедника. Посредством их сравнения с аналогичными участками пашни показана степень трансформации морфологической структуры ландшафтов при длительном агрогенном использовании. Для решения задач прогноза радиоэкологической обстановки в пойменных ландшафтах р.Енисей исследовано распределение техногенных радионуклидов на участке ГХК-Стрелка. Выделены два высотных уровня: 1)<6 м – загрязнение сформировалось преимущественно в 60-ые года прошлого века и 2) <3,5 м – период загрязнения с 1960 по 1992 гг. По результатам картометрических вычислений по всем модельным участкам поймы р.Енисей для оценки распределения техногенных радионуклидов представлены базы данных распределения площади различных ландшафтов (14 типов), грунтов (9 градаций) и высотным уровням как русловой части р.Енисей так и ее пойменной части по следующим градациям высотных уровней: <-7м, -3-7, -3-0, 0-1,5, 1,5—3,5, 3,5-6, 6-8, 8-11, 11-15, >15м. Для модельных участков в ближней зоне (участок Балчуг) и дальней зоне (о.Казачинский) проведен расчет запасаCs-137 для различных ландшафтов в зависимости от их высотного положения. Проведены исследования заброшенных подтопляемых торфоразработок в национальном парке «Мещёра». В основу создания системы мониторинга динамики восстановления естественных болотных экосистем положены данные спутниковых наблюдений, данные тахеометрической и GPS-съемки. На основании проведенной подповерхностной георадарной съемки и комплексных ландшафтных работ построены карты пространственного распределения мощности торфа и положения грунтовых вод. Продолжалась отработка методики по картографированию, изучению структуры и антропогенной динамике антропогенных ландшафтов, сформировавшихся на ранних этапах взаимодействия общества и природы (Тамань и Рязанская Мещера). Разработана периодизация антропогенного ландшафтогенеза на стадиях его становления с учетом эволюции зональной структуры и динамики заселения и хозяйственного освоения территории лесных, лесостепных и степных ландшафтов России. Составлены модели-реконструкции, отражающие пространственно-временную структуру этого процесса (картосхемы и схемы структуры наиболее типичных культурно-исторических ландшафтов) для энеолита - раннего бронзового века, раннего железного века, позднего железного века для территории России. Составлены принципиальные схемы структуры природно-хозяйственных систем для ключевых участков. Выявлена зависимость хозяйственного освоения степных и лесных ландшафтных комплексов от их спонтанного развития в период становления производящего хозяйства. Прослежена историко-географическая закономерность возникновения очагов древнейшего освоения и цивилизационных центров в региональных пограничных зонах на контактах разно¬родных ландшафтов со сложной морфологической структурой для Южного Зауралья (окрестности заповедника «Аркаим», Челябинская обл.), Южной Сибири (Минусинская котловина, респ. Хакасия) и на стыках лесной и лесостепных зон, лесостепных и степных зон равнинной части Сибири. В Мещерских водноледниковых ландшафтах выявлена консервативность и унаследованность землепользования практически за весь период хозяйственного освоения, а также его детерминированность ландшафтной структурой. Так, ландшафтно-позиционный фактор на 70% определял размещение хозяйственных угодий в XVIII-XXI вв. Обоснована методология и методика сравнительного анализа изменений социально-экономических функций мелиоративных геотехнических систем сельскохозяйственного назначения при смене типа землепользования. Определены функциональные особенности мелиорированных ландшафтов Мещерской низменности по изменению водного режима, биологической продуктивности, плодородию почв и качеству внутрипочвенных и поверхностных вод - в домелиоративный период, в период осушительных мелиораций и распашки (с 1966 г) и после забрасывания территории (с 1992 г) и дана оценка изменению его социально-экономических функций. Саморазвитие постмелиоративных ландшафтов носит инволюционный характер и без регулирующей роли человека приведет к формированию квазинатуральных гидроморфных комплексов низкой социально-экономической ценности. Т.И. Харитоновой защищена кандидатская диссертация на тему «Инволюция постмелиорированных ландшафтов Центральной Мещеры». Развиты принципы ландшафтного планирования трех модельных типов природно-антропогенных ландшафтов: 1) интенсивно используемых с приоритетом многофункционального использования материальных ресурсов; 2) особо охраняемые с приоритетом охраны природы, 3) охраняемые с приоритетом сохранения культурного наследия. На примере агроландшафта таежной зоны Архангельской области установлены оптимальные соотношения угодий в малых бассейнах для поддержания геохимической структуры ландшафта. Сочетание лесистости не менее 50% и распаханности не более 25% площади бассейна позволяет поддерживать соотношение биогенов и основных ионов в поверхностных водах на уровне регионального фона. Установлены различия в степени удержания поллютантов и биогенов сельскохозяйственными растениями в биокруговороте в зависимости от фазы развития. Следствием сокращения времени активного продукционного процесса является сохранение в почвах доступных форм биогенных элементов, что создает предпосылки для включения их в сток и выноса в нижние звенья катен и в водоемы. Создан алгоритм выделения буферных элементов экологического каркаса в агроландшафтах для трансэлювиальных, трансаккумулятивных и супераквальных звеньев катен. Обоснована схема влияния биотических и абиотических факторов при трансформации миграционных потоков в агроландшафтах: выделены три основных естественных механизма защиты водоемов от агрогенного загрязнения, связанные со специфическими соседствами форм рельефа, биогеохимическими, щелочными и сорбционными барьерами. Установлено, что возникший в результате антропогенного воздействия лесопольный тип структуры ландшафта обеспечивает условия проникновения более южных редких видов фауны в среднетаежную подзону. Гипотеза о влиянии размера изолированного лесного местообитания на встречаемость ключевых видов и общее фаунистическое разнообразие не подтвердилась. На примере Баргузинского заповедника и Фролихинского заказника республики Бурятия разработаны научно-практические рекомендации по ограниченному рекреационному землепользованию: предельно допустимым нагрузкам и допустимых изменений ландшафтов, целевой аудитории посетителей, срокам и режиму использования маршрутов, их информационному наполнению и благоустройству. На примере заповедного низкогорно-степного ландшафта Южного Урала в Оренбургской области (заповедник «Оренбургский и охранная зона) установлена последовательность цепной реакции изменений компонентов при гипотетическом росте увлажнения в условиях заповедного режима и выпаса в охранной зоне. На примере музеев-заповедников республики Татарстан разработана методика ландшафтного планирования территории музеев-заповедников с учетом природных и социо-культурных факторов. Сформулированные для исторических территорий правила ландшафтного планирования («Никогда не забывай о природе», «Слушай «голос места» и «Объединяющая сила культурного ландшафта») позволяют учесть специфику планировочной ситуации, в которой культурно-ландшафтные императивы указываются наиболее значимыми.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".