В комплексной экспедиции 2023 года на территории Пуринского заказника проводил свои исследования почвовед, Руководитель отдела тематической обработки спутниковой информации Корпорации «Стилсофт», старший научный сотрудник ФГБУ «Заповедники Таймыра» Дмитрий ДОБРЫНИН. Мы попросили его рассказать о сути работ и тенденциях нынешнего сезона.
– В этом году, как и два предыдущих года, были проведены полевые исследования по созданию ландшафтно=биогеценотических карт отдельных территорий, подведомственных Объединённой дирекции. Например, в прошлом году были Логата, Усть-Тарея, Основная тундровая территория заповедника «Таймырский», в этом году – заказник «Пуринский». Карты эти специальные – на них показан природный комплекс, который осваивается или может быть освоен теми или иными видами животных, охраняемых на ООПТ. Часто, вследствие воздействия негативных факторов глобальных изменений, традиционные биотопы тундровых животных радикально трансформируются. На ряде территорий заповедников идут очень серьёзные изменения. В частности, значительные преобразования наблюдаются в районе Восточного Таймыра. Темпы необратимых изменений естественных ландшафтов процессами термоэрозии и катастрофической солифлюкции впечатляют – до 70 метров, иногда до 100 м в год: привычный ландшафт преобразуется в жидкую грязь.
Последствия развития процессов криогенного пучения в бортах долин ручьёв и малых рек: разрушение экосистем с наибольшим уровнем биоразнообразия
Объект этого года – Пуринский заказник. Растительные сообщества в его границах относятся к типичным тундрам. Они развиваются на слаборазвитых мёрзлых почвах, подстилаемых толщами моренных отложений, часто перекрытых аллювиально-озёрными и морскими осадками. Эти отложения содержат значительное количество льда, поэтому, подвергаясь аномальному температурному воздействию, очень эффектно тают, формируя хорошо узнаваемую полигональность, широко представленную в рельефе равнинных тундр Северного полушария.
Морфологические проявления полигональности в микрорельефе тундр заказника Пуринский, подвергающихся воздействию процессов стокового термокарста
По воспоминаниям учёных, проводивших исследования на территории заказника Пуринский и ключевой мониторинговой территории «Усть-Тарея» тридцать лет назад, полигональные формы рельефа не отмечались на водоразделах. Зато полигональный рельеф был прекрасно выражен в ландшафтах полигонально-валиковых болот, которые в настоящее время теряют его, под воздействием факторов глобальных изменений. Сейчас важно проводить мониторинг именно этих процессов, потому что они очень широко распространены в тундрах равнинного Таймыра, а их интенсивность свидетельствует о стабильности или неустойчивости различных тундровых ландшафтов в условиях глобальных изменений. В задачи полевых работ этого года входило выявление набора факторов преобразования тундровых ландшафтов, а также поиск критериев глубины и необратимости этих преобразований. Поэтому исследования были сфокусированы не только на состоянии растительного покрова, но и на почвенном покрове и на почвообразующих породах. Одновременно анализировались современные криогенные процессы: сезонная трещинноватость, криотурбационные явления, пятнообразование.
Пример нарушения растительного покрова разнотравных дренированных тундр процессами пятнообразования и криотурбации — одними из наиболее активных агентов глобального потепления
Связь этих процессов с меняющимся климатом легко проиллюстрировать. Представьте: в прошлом сезонно-талый слой из года в год был неглубокий, что позволяло почвам и грунтам ежегодно оттаивать и замерзать без возникновения внутренних возмущений. С приходом эпохи глобальных изменений, глубина сезонно-талого слоя в летний период стала увеличиваться. Со временем она выросла настолько, что раннезимние морозы оказались неспособны проморозить всю талую толщу. От этого между поверхностным слоем сезонного промерзания и кровлей вечномёрзлых отложений формировались небольшие переувлажнённые зоны, своеобразные желвачки влаги, зажатые между двумя слоями промёрзших пород. При дальнейшем промерзании в зимний период с каждым таким «желвачком» происходит то же самое, что с банкой молока, когда её поставили на мороз. Последствия процессов криотурбации – так называемые пятна пучения, разрушают растительный покров, снижая продуктивность растительных сообществ и разнообразие их состава (разнообразие видов, их составляющих). Такие изменения часто приводят к тому, что кормовая база обитателей тундры сильно сокращается и им приходится уходить с привычных местообитаний или резко сокращать свою численность. Сейчас такие изменения в тундрах Пуринского заказника претерпевают локальные популяции сибирского и копытного леммингов. Негативная современная динамика численности дикого северного оленя в этих местах, помимо жёсткого антропогенного пресса, может зависеть и от разрушения его кормовых биотопов процессами криотурбации.
Уступы террас и термоэрозионные овраги, занесённые снегом — излюбленные зимние биотопы леммингов в заказнике «Пуринский»
Ещё одной особенностью изменения природных комплексов Западного Таймыра, происходящей под воздействием факторов глобальных изменений, – интенсивное увеличение мощности дернины с одновременным накоплением растительных остатков прошлых лет – тундрового войлока. Эту тенденцию отмечают не только учёные, но и старожилы из числа коренных жителей. Любопытно, что участки, на которых зафиксирован рост мощности дернины, характеризуются наименьшими изменениями глубины сезонно-талого слоя. Это происходит из-за высокой теплоизоляционной способности плотного слоя корней и растительных остатков прошлых лет. Такую дернину не так легко пробить солнцем, с одной стороны, но и морозом, с другой стороны. Т.е. промерзание и оттаивание почвенной толщи на участках развития плотной дернины идёт не так интенсивно. Шубка этакая появилось у почвы. Поэтому криогенные процессы под слоем новообразованной дернины становятся вялыми и не сильно нарушают как почвенную толщу, так и растительный покров.
Нарушение естественной структуры растительного покрова мохово-осоково-пушициевых тундр процессами пятнообразования кратерного типа — результат воздействия глобальных климатических изменений, снижающий устойчивость одних из самых стабильных и широко распространённых в районе исследования экосистем
Говоря о процессах криотурбации и пучения, помимо разницы температур, необходимо обсудить ещё один важный компонент – почвенную влагу. Её в грунтах сезонно талого слоя много. Особенно – в последние годы. Основными источниками этой дополнительной почвенной влаги являются снежный покров и дождевые осадки. Дождей в тундрах Таймыра становится больше, особенно интенсивных. Только в июле 2023 года на территории заказника «Пуринский» зафиксировано семь продолжительных интенсивных ливней с повышением уровня воды после одного из них в ближайших водоёмах на 30 см. Для тундровой зоны такие обильные осадки не характерны. Более типичные для тундр Таймыра продолжительные осадки малой интенсивности (морось, бус) сейчас редки, а грозы и сильные ливни становятся обычными явлениями. Интенсивная водазарядка оттаявшего почвенно-грунтового слоя приводит к тому, что почва начинает интенсивнее нарушатся процессами криотурбации и пятнообразования. При этом формируются не только типичные пятнистые тундровые ландшафты, но и уникальные, ранее не виденные, не широко распространённые формы – пятна-кратеры. В процессе образования пятна кратера в первые 3-5 лет происходит поднятие слоя дернины в виде крупной кочки. Впоследствии, при сохранении интенсивности поступления в почву дождевых осадков, кочка приобретает форму тумбы. В тот момент, когда дернина становится не в состоянии сопротивляться криотурбационному давлению, она лопается, и из тумбы, как из какого-нибудь кулинарного изделия, изливается начинка. Формирование пятен-кратеров на кочках-тумбах происходит не каждый год, но за последние 10 лет в Пуринском заказнике сформировались 2-3 генерации этих экзотических образований. Формирование пятен-кратеров создаёт тундровые биоценозы с абсолютно новыми условиями, которые начинают менять структуру растительных сообществ. Вероятно, именно на этих участках в ближайшем будущем следует ожидать появления новых видов или новых форм организации растительного покрова.
Первичные проявления процессов термоэрозии, одного из самых агрессивных агентов глобальных изменений в тундрах Таймыра
Проблема цикличности развития тундровых животных остро встала в период интенсификации воздействия факторов глобальных изменений на экосистемы Арктики и Субарктики. Наиболее широко известным последствием стали нарушения многолетней цикличности обилия леммингов. Ранее пики численности леммингов наблюдались один раз в 3-4 года. В год пика численности лемминга в тундре царило благоденствие: прекрасно существовали и оставляли обильное потомство все хищные звери и птицы, питающиеся леммингами. Пока хищники были заняты сокращением численности леммингов, в год их аномального развития вырастал успех гнездования куликов, уток, гусей и многих других птиц. Сейчас таких пиков численности леммингов не отмечается более полутора десятилетий. Судя по всему, одной из причин отсутствия годов с ростом численности леммингов является изменение его кормовой базы под воздействием факторов глобальных изменений. Уже упоминавшийся выше рост толщины дернины и очёса злаков и осок повлиял на распространение пушицы влагалищной – одного из основных кормовых растений этого вида. В результате воздействия факторов глобальных изменений на экосистемы тундр Западного Таймыра леммингам теперь стало нечего есть. Ещё необходимо отметить, что на численность лемминга существенно влияет снежный покров. Как было установлено полевыми исследованиями этого года на территории Пуринского заказника, зимой 2022-2023 снежный покров был маломощный. Почва промёрзла. Леммингу без снега тоже тяжело. Зверьки стали собираться в тех местах, где хоть как-то накапливался снег, чтобы с наступлением полярной ночи было где прятаться. Но эти места специфические: как правило это депрессии тундрового рельефа, в которых при бурном снеготаянии быстро скапливается вода…
Оползание оттаявшего почвенного слоя по мерзлым породам склона долины временного водотока, под воздействием процессов медленной солифлюкции
В этом году быстрое снеготаяние дополнилось аномально высоким половодьем. Вследствие дружно наступившей весны истоки реки Пуры быстро вскрылись и быстро наполнили округу талыми водами, а низовья и устье, расположенные севернее, ещё были замёрзшими – поэтому половодье в этом году стало аномально высоким. Даже чайки прилетали, удивлялись, что негде гнездиться – всё затоплено, – и улетали.
Необычная форма кочки биогенного происхождения. Она сформирована на остатках зимних жилищ копытного лемминга. Животные давно покинули это местообитание, а их постройки заросли слоем молодых мхов
Вода покрыла не только пойменные территории, но и примыкающие к ним ландшафты низменных равнин, где нашли зимний приют многие лемминговые семейства. Аномальное половодье этого года существенно сократило численность леммингов, выбравших в качестве зимних убежищ низменные ландшафты полигонально-валиковых болот и борта ложбин весеннего стока. Наиболее стабильны по численности те семейства леммингов, которые выбрали для жилья байджерахи на уступах возвышенных равнин. В этих местообитаниях зимой почти всегда формируются снежники, но затопление талыми водами до этих отметок не достигает, и лемминг там себе хоть как-то находит спасение.
Аномально высокие половодья последних лет негативно влияют на численность лемминга сибирского, выбирающего для зимовки приручьевые биотопы и территории полигонально-валиковых болот первых надпойменных террас
На территориях, охваченных полевыми изысканиями, были заложены пункты термомониторинга приземного слоя воздуха и сезонно-талого слоя. Температурные датчики устанавливались на подошву сезонно-талого слоя и – в паре сантиметров над растительностью – для фиксации температур приземного слоя воздуха, над снегом и в его толще. Эти данные сильно отличаются от тех, которые получают на метеостанциях. Обычно на метеостанциях замеры температуры воздуха проводят на высоте 2 метра. А для установления условий развития растительности и обитания тундровых животных важны температуры поверхности, температура почвы и её толщи. Датчики фиксируют температуры четыре раза в сутки в течение года. Анализ сезонных и суточных изменений температур разных типов тундровых экосистем позволяет судить об особенностях их современного состояния и применять как индикаторы различных процессов в живой природе: активности опылителей-насекомых, почвенной мезофауны, начала вегетации, пика цветения растений и т.д.