Глава 3. Современное геоэкологическое состояние АЗРФ и антропогенное воздействие на арктические экосистемы

3.1. Геоэкологический подход

Человечество, осваивая природные ресурсы, в ряде регионов существенно подорвало естественные основы собственной жизнедеятельности, нарушило взаимодействие между обществом и природой. Появилось понятие «глобальная экологическая проблема». Ученые разных специальностей активно включились в ее разработку. Термин «геоэкология» впервые был предложен в 1939 г. немецким ученым К. Троллем (Trolle, 1970) применительно к изучению природных, неизмененных ландшафтов.

Геоэкологическое научное направление получило официальное признание на ХХVI Международном геологическом конгрессе в 1980 г. В рамках широкого понятия «геоэкология» находятся многие, весьма разнообразные, мультидисциплинарные научные направления и практические проблемы. До настоящего времени трактовка термина «геоэкология» еще не получила общепринятого определения (Осипов, 1997, Трофимов, Зилинг, 2000, Концептуальные…, 2000, Айбулатов, Артюхин, 1993, Айбулатов, 1993, Геоэкология…, 2001 и др.). В данном разделе этот термин используется применительно к оценке морфолитодинамических, геохимических и других процессов в береговой зоне арктических морей. Он обозначает научное направление, изучающее абиотическую литосферную компоненту экосистем, которые влияют на свойства и функции биоты. С этих позиций основная задача геоэкологии – изучение свойств и изменений приповерхностных горизонтов литосферы с целью оценки их экологических функций (Трофимов, Зилинг, 2000).

К оглавлению

3.2. Геоэкологическая ситуация в береговой зоне

Геоэкологическая ситуация в береговой зоне морей (БЗМ) АЗРФ оказывает прямое влияние на морскую биоту и на ассимилирующую способность морской среды к химическому загрязнению.

Условия переноса загрязняющих веществ и формирования их устойчивых скоплений определяются по результатам геоэкологического районирования акваторий морей АЗРФ. По этому показателю моря АЗРФ разделяются на очень благоприятные для накопления ЗВ (отдельные районы Баренцева моря), благоприятные (Карское море), относительно благоприятные (Чукотское море) и неблагоприятные (моря Восточно-Сибирское и Лаптевых).

Ассимилирующая способность морской среды обусловлена морфодинамическими и литогеохимическими факторами образования устойчивых концентраций ЗВ (через вероятность их образования), сорбционной емкостью донных осадков, барьерной ролью береговой зоны (разные типы берегов), а также внутренними механизмами, связанными с интенсивностью процессов микробиологической и биохимической деструкции ЗВ. Моря АЗРФ по ассимилирующей способности береговой зоны делятся на 3 класса: с высокой, средней и очень низкой ассимилирующей способностью. К 1-му классу относится Чукотское море, для которого характерно широкое развитие лагунных типов берегов. Ко 2-му классу можно отнести Восточно-Сибирское море с преобладанием осушковых берегов и море Лаптевых, для которого типичны аккумулятивные, абразионно-аккумулятивные, осушковые и дельтовые берега. Наименьшими барьерными возможностями характеризуется Баренцево море с протяженной линией абразионных берегов.

По степени устойчивости морей АЗРФ к антропогенному загрязнению выделяется 4 группы:

• неустойчивые (Карское море, основные проблемы которого связаны с очень низкой устойчивостью к речному, атмосферному и диффузному загрязнению и с низкими показателями ассимиляционной емкости морской среды);
• малоустойчивые (моря Лаптевых и Баренцево: первое – характеризуется низкой устойчивостью к потенциальным внешним воздействиям, второе – высоким модулем атмосферного загрязнения и низкими показателями ассимиляционной емкости);
• относительно устойчивые (Восточно-Сибирское море, где почти все рассматриваемые показатели сбалансированы);
• устойчивые (Чукотское море, которое отличается высокими показателями устойчивости к потенциальным техногенным воздействиям).

Таким образом, ряд устойчивости морей АЗРФ к антропогенному загрязнению представляется в следующем виде: Чукотское > Восточно-Сибирское > Баренцево = Лаптевых > Карское. Поэтому особое внимание следует уделить в первую очередь Карскому и Баренцевому морям, чьи экосистемы находятся под наибольшей угрозой в связи с перспективами развития добычи углеводородного сырья.

К оглавлению

3.3. Динамика береговой зоны

В АЗРФ выделено 4 основных типа побережий: горных и возвышенных территорий разной степени расчлененности; низменных аккумулятивных равнин с регионально выраженной ледниковой, флювиальной и лагунной аккумуляцией; аллювиально-озерно-эоловых аккумулятивных равнин; аллювиально-дельтовых равнин.

Общая длина береговой линии в пределах Северного Ледовитого океана оценивается в 40 тыс км, а протяженность континентальной береговой линии арктических морей России составляет около 27 тыс км (Калинина и др., 1992).

БЗМ определяется как территория сопряжения суши и моря, в пределах которой формируется аккумулятивные и абразионные морские берега в результате непосредственного энергомассообмена между акваторией и прилегающей сушей под доминирующим влиянием ветровых морских волн.

Абразионные берега составляют немногим более 15 тыс км, или 38% от общей береговой линии. Наименьшую часть (13% из 1730 км) абразионные берега составляют в Мурманской области, наибольшую (87% из почти 3000 км) на архипелаге Земля Франца-Иосифа. В АЗРФ наиболее широко распространены низменные берега со слабо расчлененным рельефом приморских равнин, в геологическом строении которых в западном сегменте доминируют валунные суглинки, песчано-галечный и песчаный материал, а в восточном – аллювиальные, озерно-болотные, флювио-гляциальные отложения, которые, как правило, многолетнемерзлые или многолетнеохлажденные, образующие криогенные берега (термоабразионные, термоденудационные, абразионно-солифлюкционные и др.), занимающие около 60% протяженности береговой линии. Берега морей АЗРФ отличаются от других побережий Мирового океана тем, что на значительном протяжении они сложены мерзлыми породами, включающими подземный лед. Такое строение берегов способствует более широкому проявлению абразионных процессов. Предполагается, что за последние 5–6 тыс лет термоабразией срезана полоса суши шириной до 10–30 км, а в отдельных местах до 50 км. Разная скорость абразии определяется геологическим строением берегов, уклонами исходной поверхности, ее высотой над уровнем моря, криолитогенными факторами: составом и степенью льдистости отложений, слагающих береговые уступы, климатическим (волновой энергией моря, режимом морского льда, температурой воздуха) и обусловленным им гидродинамическим факторами, новейшей тектоникой, т.е. в основном природными причинами. Однако антропогенные и природно-антропогенные факторы в настоящее время также играют существенную роль. Их негативные последствия проявляются в активизации деструктивных процессов, повышении темпов отступания береговой линии, загрязнении и деградации береговых экосистем.

Наибольшая интенсивность абразионных процессов зафиксирована в Архангельской области, Республике Саха (Якутия), акватории Восточно-Сибирского моря. Особенно активно они проявляются в пределах Ямало-Гыданской области Карского моря, где берега сложены льдистыми дисперсными породами, включающими залежеобразующие подземные льды, и область от устья р. Хатанги в море Лаптевых до Чаунской губы в Восточно-Сибирском море, где берега крайне неустойчивы, поскольку в них обнажаются высокольдистые тонко дисперсные отложения, вмещающие мощные залежи жильного льда.

Пораженность берегов абразионным процессом превышает 50% на побережье Белого моря, в Ненецком автономном округе, на Земле Франца-Иосифа (до 87%!), на Ляховских и Новосибирских островах. Не все берега по своей ценности требуют каких-то мер защиты. Так, вряд ли имеет смысл затрачивать огромные средства на защиту берегов моря Лаптевых, где скорость абразии, по данным некоторых исследователей, может достигать 30 и даже 55 м/год и где за несколько десятилетий исчезли острова Фигурина, Диомида и Меркурия с момента наблюдения за их границами. Защите в основном подлежат участки развития нефтегазового комплекса в Западной Сибири. Под влиянием глобального потепления климата в ближайшие 50 лет ожидается повышение уровня океана и сокращение зоны вечной мерзлоты в Якутии и Западной Сибири на 15–20%, что приведет к резкому усилению процессов абразии, интенсивность которых может увеличиться на порядок.

В пределах БЗМ наиболее интенсивные процессы, имеющие экологические последствия, проявляются в районах литодинамических и геохимических барьеров, к которым прежде всего относят приустьевые участки и дельты рек. Потенциальная экологическая напряженность связана также с отрицательными неотектоническими структурными формами, где происходит накопление адсорбентов в виде тонкодисперсных осадков (грунтов), аккумулирующих загрязнители. Экологически благополучными являются участки абразии и зоны транзита осадочного вещества с большими значениями энергии волнений и разного рода течений (Мезенский залив, Горло и Воронка Белого моря и др.). Важным фактором переноса загрязняющих веществ являются припайные льды, и в этом отношении экологически наиболее благополучным являются участки БЗМ восточно-арктического сегмента, поскольку ледовая обстановка создает здесь большой потенциал к их самоочищению.

В целом геоэкологический фон БЗМ АЗРФ благополучный. Однако имеются участки БЗМ в наиболее хозяйственно освоенных районах, особенно в местах развития береговой инфраструктуры морского транспорта, нефтегазового комплекса и ЖКХ, где проявляется геоэкологическая напряженность и требуется проведение регулярных наблюдений за динамикой берегов и качеством морской среды.

К оглавлению

3.4. Техногенные нарушения природных ландшафтов

Ландшафты АЗРФ формируются в условиях дефицита тепла, крайне непродолжительного вегетационного периода, почти повсеместного развития многолетней мерзлоты, переувлажнения. Важнейшими особенностями ландшафтов АЗРФ являются:

• повышенная подверженность планетарно-космическим воздействиям;
• повышенная зональная дифференциация и градиентность среды;
• молодость ландшафтов при реликтовости многих их компонентов;
• повышенная активность стихийно-разрушительных явлений;
• упрощение видового разнообразия органического мира;
• отрицательный теплобаланс и лед в литогенной основе ландшафтов.

Эти особенности географической обстановки делают ландшафты АЗРФ весьма чувствительными к внешним антропогенным воздействиям.

Основные негативные изменения в ландшафтах Арктики связаны со следующими причинами:

• хозяйственное освоение, не соответствующее экологической емкости природной среды при практическом отсутствии адекватных мер по ее реабилитации;
• ограниченный спектр хозяйственного использования природных ресурсов территории;
• конфликт между различными видами природопользования.

Исследованиями последних лет в АЗРФ удалось выявить территории с сильными изменениями и нарушениями ландшафтной среды. Эти негативные процессы связаны с загрязнением наземных, прибрежных морских и речных экосистем тяжелыми металлами, нефтепродуктами, органическими соединениями различного происхождения, соединениями азота и серы, механическими нарушениями почв и грунтов, перевыпасом на оленьих пастбищах.

Устойчивость функционирования ландшафтов криолитозоны определяется мерой стабильности их мерзлой литогенной основы. Основными показателями, определяющими устойчивость функционирования ландшафтов АЗРФ, следует считать температурный режим мерзлых пород, количество, генетический тип и условия залегания подземных льдов, а также интенсивность денудационных процессов. Ключевой характеристикой устойчивости ландшафтов арктической суши, как следует из анализа свойств льда как минерала и горной породы, является подземное льдообразование. Чем больше льдистость мерзлых пород и чем ближе к поверхности залегает подземный лед или льдистая порода, тем менее устойчива формирующаяся на ее основе ландшафтная структура. Максимальной льдистостью обладает верхний ярус синкриогенеза в высокоширотных прибрежных регионов АЗРФ. Общий принцип сохранения функций ландшафтной среды и предупреждения развития деструктивных процессов на территорий индустриального освоения в АЗРФ заключается в стабилизации теплооборотов в кровле мерзлоты в пределах их отрицательных значений путем минимизации техногенных теплопотоков в мерзлые грунты.

К основным факторам, способствующим деградации земель в Арктике, относятся фрагментация почвенно-растительного покрова и активизация деструктивных мерзлотных процессов, которые в конечном счете могут привести к необратимым экологическим последствиям.

Общая площадь земель, трансформированных в результате антропогенной деятельности, достигает в тундровой зоне 3% от общей площади материковой части АЗРФ. При этом следует заметить, что в ряде районов (окрестности медно-никелевых комбинатов Норильска, Мончегорска и Заполярного) в радиусе десятков километров нарушен почвенный покров, отмечается трансформация природных ландшафтов.

Ежегодный прирост некультивируемых нарушенных земель составляет: в нефтедобывающей промышленности – 5–6 тыс га, в газовой промышленности – 2,5–3 тыс га, на строительстве трубопроводов – 0,4–0,5 тыс га.

Деструктивные процессы криоморфолитогенеза – это процессы деформаций и механических нарушений в кровле мерзлых пород, сезонно-талом слое и на дневной поверхности в АЗРФ, которые возникают в результате тепломассобмена между мерзлой зоной литосферы и атмосферой.

В лесотундре и южной тундре объем термоэрозионных форм рельефа составляет 0,01 – 0,1м³/км². Плотность термоэрозионных форм равна 6 на 1 км², их средняя длина – 100–400 м, глубина вреза – 2–6 м. В расположенных к северу типичных тундрах объем термоэрозионных форм колеблется в пределах 0,1–1,0 м³/км², средняя длина – 300–400 м, глубина 10–12 м. В арктической тундре объем термоэрозионно переработанного материала максимален – от 0,5 до 2–3 м³/км², плотность оврагов на 1 км² достигает 10, длина 800–1600 м, глубина 15–18 м.

Интенсивность развития термокастовых форм рельефа зависит, прежде всего, от особенностей распространения залежеобразующих подземных льдов и льдистых пород в кровле мерзлоты. В ряде районов Арктики серьезной проблемой является эрозия почв, являющаяся результатом нарушений естественного растительного покрова и загрязнений. Она вызвана таянием вечной мерзлоты, деградацией напочвенного покрова и обезлесением.

В антропогенной трансформации растительности Арктики можно отметить следующие характерные черты. Происходит уменьшение площадей, занятых лишайниками, и увеличение количества злаков в геосистемах тундр. Снижается биоразнообразие, ряд видов (в первую очередь, лишайники) выпадает из состава естественных сообществ. В заселении антропогенных местообитаний принимают участие аборигенные виды, составляющие 40–60% местной флоры.

Деградация растительного покрова на обширных территориях Арктики обусловлена следующими основными факторами: загрязнение, вырубка притундровых лесов, перевыпас оленьих пастбищ, механические нарушения и т.д. К химическому загрязнению крайне чувствительны относительно примитивные группы, играющие большую роль в растительном покрове тундры, – водоросли, лишайники, печеночные и листостебельные мхи, а также многие типичные арктические виды цветковых растений, обитатели специфических тундровых и полярно-пустынных биотопов, в еще большей степени – типичные арктические виды животных.

Перспективы решения проблем деградации экосистем Арктики видятся в реализации двух основных задач – оптимизации системы охраняемых природных территорий и в расширении работ по экологической реставрации (включая ее первые этапы – биологическую рекультивацию) при условии изменения существующей структуры природопользования. Важно формирование единого природоохранного каркаса, представляющего собой репрезентативную сеть охраняемых природных территорий. Остается актуальным создание регионально адаптированных экологически чистых технологий использования природных ресурсов, транспорта и строительства.

К оглавлению

3.5. Последствия антропогенного воздействия

Антропогенное воздействие на моря АЗРФ, вызывающее экологические и рыбохозяйственные последствия, отличается многофакторностью, разнообразием источников и крайней неоднородностью пространственного распределения. Под экологическими последствиями подразумеваются такие изменения в морских водоемах, которые вызывают нарушения естественного состава биотопов (среды обитания гидробионтов), структуры и функций экосистем. Рыбохозяйственные последствия включают снижение запасов промысловых видов, ухудшение их воспроизводства и товарных качеств, нарушение миграций и другие негативные изменения сырьевой базы, а также помехи рыболовству и морской аквакультуре. Эти две категории последствий в какой-то мере перекрывают друг друга. Наиболее сильные воздействия и негативные последствия сосредоточены в пределах узкой прибрежной полосы суши и моря, где имеют место также вредные эффекты санитарно-гигиенического характера за счет присутствия в городских и коммунальных стоках патогенных микроорганизмов.

Экспертные оценки характера, масштаба и степени опасности последствий различных видов деятельности и факторов воздействия представлены в таблице 1.

Таблица 1. Экологические последствия антропогенного воздействия на арктическую морскую среду

Примечания: 1. Масштаб воздействия: Л(М) – локальный (местный), Р(СР) – региональный (субрегиональный), Г – глобальный. 2. Степень опасности (экологический риск): +++ сильная, ++ умеренная, + слабая, – незначительная, ? – неопределенная; * – виды деятельности, сопровождаемые загрязнением.

Наиболее сильные антропогенные воздействия на арктические моря сосредоточены на их берегах, в заливах, губах и в прибрежных водах. На рисунке показаны импактные зоны с повышенными уровнями экологического риска за счет влияния речного стока, атмосферного загрязнения и хозяйственной деятельности на морских берегах и в прибрежных водах.

Рис. 3. Импактные зоны на побережье арктических морей [Evseev et all., 2000]: 1 – области влияния речного стока; 2 – расположение источников локального загрязнения (горячие точки); 3 – направление дрейфа льдов

При переходе от западной части арктического шельфа (Баренцево, Белое и Карское моря) к восточным окраинам (Чукотское и Берингово моря) тяжесть всех видов антропогенного пресса существенно снижается.

Сильные и умеренные негативные последствия антропогенных воздействий для прибрежных морских экосистем Арктики чаще всего ограничены локальным или местным масштабом. Для регионального и субрегионального уровней обычно характерны умеренные, слабые или незначительные экологические риски.

Загрязнение сопутствует большинству видов деятельности на берегу и в море и является наиболее распространенным фактором экологического неблагополучия в морской среде Арктики. Экологические и рыбохозяйственные последствия загрязнения проявляются только в относительно локализованных участках акваторий, прилегающих к районам прямого влияния антропогенных воздействий. По ориентировочной оценке, площадь акваторий этих импактных зон не превышает 1% от общей площади прибрежной зоны морей Арктики, которая в свою очередь занимает не более 10% от площади арктического шельфа.

Максимально возможный рыбохозяйственный ущерб от современного загрязнения Арктики не превышает потери 0,01% биомассы промысловых видов, обитающих в водах арктических морей России. Такая величина не может быть зафиксирована на фоне высокой природной изменчивости запасов, численности и уловов промысловых организмов.

Морские рыбы и беспозвоночные, обитающие в открытых водах арктических морей за пределами прибрежной (неритической) зоны и составляющие основу промысловых уловов в Арктике, практически не подвержены воздействию загрязнения.

Почти все виды антропогенного воздействия на морские экосистемы не отличаются по своему характеру от природных возмущений, которые проявляют себя независимо от деятельности человека. Антропогенные эффекты лишь изменяют масштаб, частоту и интенсивность нарушений, влияющих на состояние морских организмов, популяций и сообществ.

Наиболее сильное и масштабное воздействие на пелагическую экосистему морей западной части АЗРФ (особенно Баренцева и Белого морей) оказывает рыболовство. Среди факторов этого воздействия решающая роль принадлежит переловам, которые приводят к критическому (часто кризисному) состоянию промысловых популяций и соответственно падению уловов. Кроме того, нерациональное рыболовство сопряжено с нарушением трофической структуры морских экосистем, элиминацией непромысловых видов, сбросом в море приловов и ухудшением состояния донных биоценозов в результате траловых операций.

При планировании дальнейших действий по охране морской среды и биоресурсов Арктики следует учитывать, что наиболее вероятные негативные последствия экологического характера могут возникнуть в результате:

• разведки и эксплуатации морских нефтегазовых месторождений (в первую очередь в Карском, Печорском и Баренцевом морях);
• транспортировки углеводородов танкерами вдоль побережья Кольского полуострова и по Северному морскому пути;
• продолжения практики нерационального (неустойчивого) рыболовства, особенно перелова массовых видов рыб и беспозвоночных в морях западной части АЗРФ;
• расширения экспансии видов-вселенцев, уже акклиматизированных в арктических морях (в первую очередь, камчатского краба в Баренцевом и Норвежском морях), и возможности новых инвазий (особенно в результате танкерных операций с балластными водами).

К оглавлению