Введение к работе
Актуальность исследования. В последние десятилетия внимание к процессам, происходящим на водосборах, во многом обусловлено неудовлетворительным экологическим состоянием водных объектов. Являясь замыкающим звеном в системе «водосбор - пойма - русло», малые реки служат интегральным индикатором сложных природно-антропогенных процессов, происходящих на их водосборах. При антропогенном преобразовании ландшафта естественное равновесие в балансе наносов в системах «водосбор - пойма - русло» и «эрозия - транспорт — аккумуляция наносов» оказывается нарушенным, вызывая деградацию речной сети (сокращение длины водотоков, ухудшение качества воды в системе гидрологических и гидрохимических показателей, снижение биоразнообразия). При этом, чем меньше река, тем в большей степени ее «жизнеспособность» зависит от характера и интенсивности проявления эрозионно-аккумулятивных процессов на водосборе.
Изучение истории хозяйственного освоения речных бассейнов и трансформации ландшафтно-гидрологических процессов на водосборах дает возможность оценить интенсивность и закономерность проявления деградационного процесса, установить факторы, влияющие на него.
Выявление наиболее уязвимых речных бассейнов и антропогенных факторов, обусловливающих деградацию, позволит разработать водоохранные программы по реабилитации рек.
Объект исследования - бассейны малых рек со староосвоенными антропогенными ландшафтами юго-запада ЦЧР. Для более детального исследования выбраны бассейны двух рек. Ворскла, основной приток Днепра на территории Белгородской области, являясь трансграничной рекой, последние 10 лет находится в фокусе внимания международных водоохранных программ. В бассейне реки выделяются как территории с высокой хозяйственной освоенностью, так и практически ненарушенные природные ландшафты. На водосбор Везелки приходятся 55 % территории областного центра, в пойме реки расположен ряд промышленных предприятии, общий водоотбор подземных вод составляет более 30 млн. м3 в год. Как типично городская река, она может служить исследовательским полигоном для рек, испытывающих высокую антропогенную нагрузку.
Предмет исследования - закономерности изменения морфометрических, гидрологических, гидрохимических и биологических характеристик в бассейнах малых рек на протяжении ХГХ-ХХ вв.
Цель исследования - установить особенности развития деградационных процессов в бассейнах малых рек юго-запада ЦЧР за 200-летний период в условиях нарастающей антропогенной нагрузки на водосборы и дать им количественную оценку.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-
Выделить основные природные и антропогенные факторы, вызывающие деградацию речной сети, оценить последствия их проявления.
-
Провести районирование водосборов малых рек по этим показателям.
-
Изучить динамику протяженности гидросети за последние 20йдег^цзмёне:. ния гидрологического и гидрохимического режимов рек в XX стУМетии." ИОНЛЛЬНАЯ і
-
Установить зависимость между деградацией речных систем и трансформацией их биоты.
-
Определить бассейны, в наибольшей степени подверженные деградации речной сети, и разработать мероприятия по их охране.
Организация и методика исследования. Изменения протяженности гидросети юго-запада ЦЧР и морфометрических характеристик рек выявлялись сопоставлением разновременных картографических материалов близких масштабов и статистических данных XVII-XX вв. Современное состояние бассейнов определяли по результатам полевых исследований в период с 1997 по 2004 гг. В основу методики исследования положены бассейновый принцип, а также общенаучные и специальные методы: картографический, историко-картографический, биоиндикации и биотестирования, математико-статистический, ГИС-технологий, фрактальной геометрии.
Научная новизна. Впервые для юго-запада ЦЧР проведено сопоставление критических моментов деградации речных бассейнов этого региона и основных этапов хозяйственного освоения водосборов; изучены динамика протяженности, структуры и скорости деградации гидросети за последние 200 лет и проведен анализ влияния на эти изменения основных природно-антропогенных факторов; даны описания и оценка изменения ареалов, условий жизнедеятельности, лимитирующих факторов и современного состояния популяций основных видов ихтиофауны изучаемых рек, применены методы биомониторинга. Проведено районирование речных бассейнов модельных рек юго-запада ЦЧР - Ворсклы и Ве-зелки по условиям протекания природных процессов, действию антропогенных факторов и вызванных ими последствий. Даны рекомендации по рациональному использованию и охране водных ресурсов региона.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
-
Определение ранжированного ряда основных антропогенных факторов, вызывающих изменение гидрологического и гидрохимического режимов малых рек в различные историко-хозяйственные периоды.
-
Районирование территории юго-запада ЦЧР по результатам комплексной гидролого-экологической оценки антропогенных воздействий в бассейнах малых рек.
-
Выделение двух периодов ускоренной деградации речных систем юго-запада ЦЧР за 200-летний период.
-
Определение величины самоподобия периметра водосборной площади.
-
Соответствие этапов деградации речных систем с периодами реконструкции видового и пространственного распространения гидробионтов (рыб и млекопитающих).
Практическая значимость работы. Результаты исследования, составленные электронные и тематические карты, базы данных могут быть использованы при разработке программ по сохранению малых рек региона, подготовке материалов по проектированию противоэрозионных и лесомелиоративных мероприятий, при совершенствовании сети регионального и локального мониторинга, составлении экологических паспортов районов, региональной и местных Красных книг, формировании сети особо охраняемых природных территорий региона, в работе природоохранных и проектных организаций, управленческих структур.
Материалы исследования были включены в ежегодные доклады «Состояние окружающей среды и использование природных ресурсов Белгородской области» (1996-2005 гг.) и при выполнении автором функциональных обязанностей в госинспекции рыбоохраны по Белгородской области и Главном управлении природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Белгородской области. Полученные данные могут быть применены в учебном процессе вузов.
Апробация работы. Материалы исследования докладывались и обсуждались на научно-практической конференции «Белгородская область вчера и сегодня» (Белгород, 1999 г.); I Всероссийской школе молодых ученых и специалистов «Геоэкология на современном этапе развития наук о Земле» (ст. Мелеховская Ростовской области, 1999 г.); VI Всероссийской научно-практической конференции «Экологическая безопасность и здоровье людей в XXI веке» (г. Белгород, 2000 г.); II Международной научно-практической конференции «Эколого-географические исследования в речных бассейнах» (г. Воронеж, 2001 г.); II Международной научной конференции «Историческая геоэкология, география и природопользование: новые направления и методы исследования» (г. Санкт-Петербург, 2002 г.); Международной научно-практической конференции «Экология, окружающая среда и здоровье населения Центрального Черноземья» (г. Курск, 2005 г.); на научных конференциях ППС Белгородского государственного университета в 1996-2002 гг.
По теме диссертации опубликованы 22 работы, в том числе 6 книг (в соавторстве). Полученные материалы использованы в двух научно-исследовательских работах («Обследование, разработка водоохранных мероприятий и расчистка родников в бассейне реки Везелки», 1999 г.; «Эколого-экономическое обоснование организации национального парка «Хотмыжский», 2000 г.), в разработке концепции и программы комплексного использования природных ресурсов «Эко-Ворскла - 2005».
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, библиографического списка (243 источника), приложений. Объем работы: 248 страниц (основной текст изложен на 103 страницах), 46 рисунков, 29 таблиц, 30 приложений.
