Космический мониторинг трансформации болотных ландшафтов в условиях антропогенных воздействий

Болота играют большую роль в регулировании многих природных процессов – поддержание состава атмосферного воздуха, смягчение колебаний его температуры и влажности, поглощение токсинов, накопление пресной воды, влияние на внутригодовое перераспределение речного стока, поддержание биоразнообразия и т.п. Поэтому актуальной современной проблемой является проведение исследований, обеспечивающих получение информации о состоянии и трансформации болотных угодий, особенно в условиях антропогенных воздействий. Этой задаче отвечает использование дистанционных методов в разных направлениях разработок.
Развитие дистанционных методов и использование материалов крупномасштабной космической съемки позволило для ряда регионов РФ осуществить инвентаризацию болотных массивов и уточнить структуру микроландшафтов (Зайцева, 2007; Филоненко, 2013; Козелкова, 2013; Ардашникова, 2015).
В докладе представлен опыт изучения последствий многолетних торфяных разработок на Уломском болоте, расположенном в Вологодской области в междуречье рек Мологи и Суды. Уломское болото - уникальная природная экосистема, образовавшаяся в начале голоцена, одна из крупнейших болотных систем Европы (площадь около 180 тыс.га.). На территории болотных угодий присутствуют многие виды растений и водно-болотных птиц, зарегистрированных в Красных книгах РФ и Вологодской области (Энциклопедия “Вода России”, 2015).
Уникальные размеры и значительные потенциальные запасы торфа Уломского болота
обусловили в 1968 г. начало масштабных осушительных и подготовительных работ в его юго-восточной части, площадь которой составила почти треть всего болотного массива (55 тыс. га). Торфодобыча осуществлялась до 1997 года. Сильное антропогенное воздействие на выработанных фрезерным способом торфяных участках привело к серьезным изменениям - нарушению водного баланса, снижению уровня грунтовых вод, уничтожению древесной, влаголюбивой растительности и торфяной залежи.
Для изучения трансформаций болотных ландшафтов использованы топографические карты, отображающие ситуацию до начала торфоразработок, и материалы разновременной космической съемки с ИСЗ Landsat 5, 7, 8 (съемки июня 1989, 2000 и 2018 гг., соответственно). Анализ изображений показал, что ряд озер сократили свою площадь в 2-3 раза в результате обмеления и зарастания прибрежных участков.
Изменение растительности в границах торфяных полей оценивалось по нормализованному вегетационному индексу NDVI. В процессе анализа полученных значений разности индексов за июнь1989 г. (этап торфодобычи) и июнь 2018 г. (этап рекультивации) выделены три типа участков с различным показателем количества фотосинтетически активной биомассы:
1 – бровки дренажных каналов с маломощным слоем торфа;
2 – сильно выработанные торфяные поля с маломощным слоем торфа и близким залеганием минерального грунта;
3 – слабо выработанные торфяные поля с мощным слоем торфа.
Для первых двух участков разности значений индексов NDVI максимальны, что соответствует интенсивному восстановлению растительного покрова. Для участков третьего типа с более мощным слоем торфа разности индексов NDVI характеризуются минимальными значениями, что свидетельствует о низком проективном покрытии растительного покрова.
Космический мониторинг участков действующих и завершенных торфоразработок, охвативший период в несколько десятилетий, позволил проследить последовательность этапов трансформации болотных угодий в периоды активного антропогенного воздействия и их рекультивации. Полученные данные могут быть использованы для контроля и прогноза дальнейших изменений. Кроме динамических тенденций по космическим изображениям получены сведения о структуре ландшафтных комплексов Уломского болота, выделены элементы микрорельефа, области стока и линии стекания болотных вод. По результатам исследования составлены тематические и фотокарты.
Исследования выполнены в рамках государственных заданий: № 0708-2020-0001 (МИИГАиК) и АААА-А19-119040990079-3 № 0147-2019-0004 (ИВП РАН) Минобрнауки России