ОЦЕНКА ТЕХНОГЕННОЙ НАРУШЕННОСТИ И ДИНАМИКИ РАСТИТЕЛЬНОСТИ РАКЕТНОГО ПОЛИГОНА КАПУСТИН ЯР
EVALUATION OF TECHNOGENIC VIOLATION AND DYNAMICS OF VEGETATION OF THE ROCKET POLYGON «KAPUSTIN YAR»
В.В. Неронов
V.V. Neronov
Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН (Россия, 119071, Москва, Ленинский пр-т, 33)
Severtsov institute of ecology and evolution of Russian Academy of sciences (Russia, 119071, Moscow, Leninsky prospect 33)
e-mail: vneronov@mail.ru)
Оценка степени нарушенности и многолетней динамики пустынно-степной растительности ракетного полигона РФ и РК Капустин Яр и Сары-Шаган позволила установить, что в результате постоянного механического нарушения и химического загрязнения природной среды растительный покров потенциально подвержен повышенному риску техногенной трансформации. По данным анализа разновременных космических снимков Landsat ТМ и ETM+ (за 1995, 2005 и 2015 гг.) с помощью вегетационного индекса NDVI проведено картографирование растительности и оценено фитоценотическое разнообразие полигона, насчитывающее 5 основных типов (формаций) растительных сообществ и их комплексов. Среди них выделены сообщества (полынно-ромашниковые и злаково-полынные), площадь которых незначительно сократилась за последние 20 лет период (около 1%). Таким образом, растительный покров полигона находится в стабильном состоянии, а его военная эксплуатация не является критической для растительного покрова территории.
Assessment of the degree of disturbance and long-term dynamics of desert-steppe vegetation in the rocket polygon of the Russian Federation and the RK Kapustin Yar and Sary-Shagan made it possible to establish that, as a result of permanent mechanical disturbance and chemical pollution of the natural environment, the vegetation cover is potentially at increased risk of technogenic transformation. According to the analysis of the space images of Landsat TM and ETM + (for 1995, 2005 and 2015), vegetation mapping was carried out using vegetation index NDVI and phytocenotic diversity of the polygon was estimated, which includes 5 main types (formations) of plant communities and their complexes. Among them are the communities (sagebrush-romanaceous and grass-sagebrush), the area of which has slightly decreased over the last 20 years period (about 1%). Thus, the vegetation cover of the landfill is in a stable state, and its military exploitation is not critical for the vegetation cover of the territory.
Капустин Яр – ракетный военный полигон, созданный 13 мая 1946 г. для испытаний первых советских баллистических ракет и носящий в настоящее время официальное название – 4-й Государственный Центральный Межвидовой полигон РФ (4 ГЦМП). Полигон большей частью расположен на территории России (северо-запад Астраханской области), а меньшей – в пределах Казахстана, где систему полигона составляют Государственный летно-испытательный центр (19134 км² на территории Мангистауской, Западно-Казахстанской и Атырауской областей) и Государственный центральный полигон (29280 км² на территории Западно-Казахстанской области). В настоящее время на базе полигона Капустин Яр создан межвидовой испытательный полигон. Транспортная база вооружения и военной техники, а также многолетнее проведение полевых занятий и учений на полигоне играет роль приводит к определенным воздействиям на существующий в его пределах них растительный покров.
Полигон подразделяется на земли периодического и постоянного пользования. На землях периодического пользования (185430 км²) размещаются рабочие зоны полигонов, предназначенные для запуска, полета и падения мишеней, ракет и других летательных аппаратов или их частей, а также зоны безопасности (буферные зоны), предназначенные для обеспечения наземной безопасности. На землях постоянного пользования (410 км²) размещаются объекты инфраструктуры полигона (жилые и служебные здания и сооружения, инженерные коммуникации, автодороги и др.). На территории полигона обломки военной техники большей частью собраны. Полигон используется для падения отделяющихся частей ракет; здесь происходило падение первых ступеней баллистических ракет СС-20, а также с 1986 г. приземлялись ступени ракет на смесевых твердых топливах [2]. Ракеты типа СС-20 используют компоненты ракетного топлива (гептил, азотная кислота), являющимися веществами первого класса опасности.
В ботанико-географическом отношении полигон «Капустин Яр» расположен в Прикаспийской подпровинции, представляющей северо-западную окраину Северо-Туранской равнинной провинции Ирано-Туранской подобласти Сахаро-Гобийской пустынной области, на ее стыке с Евразиатской степной областью [1]. На территории полигона Капустин Яр выделяются следующие фоновые ассоциации и их комплексы: (I). Полынно-ромашниковые (Artemisia lerchiana, Artemisia absinthium, Tanacetum achilleifolium, Festuca valesiaca, Stipa lessingiana); (II). Злаково-полынные (Elymus sibiricus, Agropyron pectinatum, Artemisia absinthium, Achillea micrantha, Agrostis biebersteiniana); (III). Чернополынно-злаковые (Festuca valesiaca, Stipa lessingiana, Artemisia pauciflora, Poa bulbosa, Anisantha tectorum); (IV). Пырейниково-разнотравные (Potentilla bifurca, Thymus marschallianus, Elymus sibiricus); (V). Сочносолянковые сообщества на солончаках (Nitraria schoberi, Halocnemum strobilaceum, Salicornia perennans).
Для оценки потенциальной степени опасности деятельности полигона можно использовать коэффициент аварийности испытаний/запусков рассчитав его по формуле:
К = × 100%, где
– количество аварийных (неудачных) испытаний, ед.
– общее количество испытаний, ед (табл. 1).
Данный показатель для полигона Капустин Яр равен 11 / 93 × 100% = 12% Несмотря на то, что приведенные данные по запускам далеко не полные, можно судить о том, что деятельность рассматриваемого полигона имеет довольно высокую степень техногенной опасности.
Таблица 1 Штатные и аварийные пуски различных типов ракет на полигоне Капустин Яр (составлено по данным сайта http://militaryrussia.ru/blog/)
Для мониторинга состояния растительного покрова использованы разновременные данные спутниковой съемки, обладающие широкой зоной захвата и достаточной периодичностью съемки (июльские снимки за 1995, 2005 и 2015 гг.). Работа проводилась с использованием одного из наиболее эффективных приемов визуального дешифрирования многозональных космических снимков Landsat ТМ и ETM+ – анализа цветных синтезированных снимков. Система Google Earth использовалась при уточнении дешифрирования и интерпретации объектов на снимках. Картографирование растительного покрова проведено на основе нормированного разностного вегетационного индекса NDVI [4]. Обычно он применяется при создании масштабных продуктов на основе снимков низкого и среднего разрешения, но может быть использован и на локальном уровне для оценки биоразнообразия. Чем проще структура растительности, тем выше корреляция между фитомассой и NDVI [3].* – пуск по траектории «Капустин Яр – Сары-Шаган»
При построении индекса NDVI по спутниковому снимку изучаемой территории можно оценить тип и состояние (степень нарушенности) растительного покрова на дату проведения съемки. Сопоставив разногодичные карты индекса NDVI, можно оценить динамику процесса изменения состояния растительного покрова в рассматриваемый период в лучшую или худшую сторону. Из полученных карт видно, что на полигоне Капустин Яр выделяется 3 фоновых типа ассоциаций (I-III) и еще два, приуроченных к котловине оз. Баскунчак (пырейно-разнотравные и сочносолянковые сообщества – IV, V). Соотношение занимаемых ими площадей приведено на рис. 1. С целью выявления временных трендов состояния растительности были построены карты распределения вегетационного индекса NDVI.
Рисунок 1. Соотношение растительных ассоциаций и их комплексов на полигоне Капустин Яр (римские цифры соответствуют обозначениям сообществ в тексте)
На территории полигона Капустин Яр поверхности, лишенные растительного покрова, занимают незначительные площади (3,1%). При этом также наблюдается снижение (отрицательный тренд) вегетационного индекса NDVI для территорий воздействия полигона. Основные области с отсутствием растительности приурочены к пос. Капустин Яр и объектам инфраструктуры полигона. Тренд увеличения площадей, занимаемых поверхностями, лишенными растительного покрова с 1995 по 2015 на полигоне Капустин Яр годы показан на рис. 2.
Карты вегетационного индекса NDVI с нанесением границ растительных сообществ и комплексов позволяют выделить следующие наиболее подверженные сокращению растительного покрова сообщества для полигона Капустин Яр – пырейно-разнотравные (Potentilla bifurca, Thymus marschallianus, Elymus sibiricus) и чернополынно-злаковые (Artemisia pauciflora, Festuca valesiaca, Stipa lessingiana, Poa bulbosa, Anisantha tectorum). При этом общее проективное покрытие в целом нигде не было высоким и варьировало в пределах от 1 до 20%. Такие значения не многим ниже фоновых для пустынных растительных сообществ в различных эдафических условиях [1]. Отмеченные участки нарушения проективного покрытия, связаны с уничтожением многолетних полукустарничков и увеличении степени разреженности фитоценозов, т.к. именно многолетние кустарничковые виды и травянистые многолетники относятся к наиболее чувствительным, быстро снижающим видовое разнообразие, массу и проективное покрытие при увеличении техногенного воздействия.
Рисунок 2. Изменение площадей (%) занимаемых поверхностями, лишенными растительного покрова на полигоне Капустин Яр с 1995 по 2015 гг., внутри отдельных растительных ассоциаций и их комплексов (римские цифры соответствуют обозначениям сообществ в тексте)
Установлено, что практически все потенциальные типы техногенных воздействий полигонов представляют опасность для растительного покрова. Механическое нарушение – преимущественный вид воздействия на полигонах, что главным образом связано с передвижением тяжелой техники, при котором непосредственно происходит прямое уничтожение кустарничковых и травянистых жизненных форм растений. Следствием химического загрязнения природной среды является накопление токсичных веществ в растениях, что приводит к их заболеваниям и даже к гибели. Фитоценотическое разнообразие полигона Капустин Яр насчитывает пять основных типов (формаций) растительных сообществ и их комплексов. Проективное покрытие растительных сообществ в пределах полигонов не превышает 20%, что в целом типично для пустынно-степной растительности.
С помощью вегетационного индекса NDVI выделены сообщества наиболее подверженные сокращению за 20-летний период. Для полынно-ромашниковых (Artemisia lerchiana, Artemisia absinthium, Tanacetum achilleifolium, Festuca valesiaca, Stipa lessingiana) сообществ это изменение на 1,1%, злаково-полынных (Elymus sibiricus, Agropyron pectinatum, Artemisia absinthium, Achillea micrantha, Agrostis biebersteiniana) – 1% и чернополынно-злаковых (Artemisia pauciflora, Festuca valesiaca, Stipa lessingiana, Poa bulbosa, Anisantha tectorum) всего 0,3%. В целом растительный покров полигона находится в условно фоновом и слабонарушенном стабильном состоянии, а его военная эксплуатация в настоящее время не является критической для растительного покрова территории.
Сравнительный анализ состояния растительного покрова полигона Капустин Яр с пустынной растительностью более аридных условий Центрально-Северотуранской подпровинции (полигон Сары-Шаган) показал, что последняя сильнее подвержена техногенному воздействию и нарушения там более заметны. При относительно сходном масштабе техногенных нарушений на обоих полигонах растительные сообщества расположенного в более благоприятных условиях Капустина Яра восстанавливаются после нарушений быстрее, что и подтверждает проведенное дистанционное исследование.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: