Итоги года: Лаборатория экологии и охраны тундры

Важнейшие научные результаты деятельности лаборатории за истекший 1998 г. затрагивают целый ряд направлений изучения тундровых экосистем. С одной стороны, это значительное расширение районов исследований. Целая серия экспедиций на территории Ненецкого автономного округа (НАО) и Республики Коми, в которых участвовали практически все сотрудники лаборатории, позволила собрать большой объем нового, во многом уникального материала. В НАО новыми районами были территория Коровинского нефтегазоконденсатного месторождения и приморская часть устья р.Печора. Оба района находятся в пределах Ненецкого государственного заказника и Ненецкого биосферного заповедника. Флористическая изученность каждого из них достаточно слабая. На территории Республики Коми проведено детальное изучение водных и наземных экосистем в северной и юго-восточной частях бассейна р.Уса.

Получены новые сведения о биологическом разнообразии водорослей Ненецкого биосферного заповедника в восточной части Малоземельской тундры. В результате флористических исследований в почвах и водоемах выявлено 62 вида водорослей из трех отделов, относящихся к 40 родам и 24 семействам. Список водорослей Малоземельской тундры, малоизученной в альгологическом отношении, дополнен 19 новыми видами. В зоне влияния промышленного освоения территории восточно-европейских тундр установлена поливариантность трансформации пресноводной альгофлоры как основного фотосинтезирующего компонента водных экосистем бассейна р.Печора. Изучение негативных ответных реакций пресноводных фитоценозов позволило определить основные критерии для диагностики изменений на основе структурного анализа индикаторной группы диатомовых водорослей в фоновых и антропогенно-нарушенных водоемах. Впервые получены данные по аккумуляции тяжелых металлов наземными водорослями в природных условиях восточно-европейских тундр. В районах, подверженных антропогенному воздействию, в талломах водорослей отмечено двух- десятикратное повышение концентрации ряда тяжелых металлов по сравнению с фоновыми значениями.
Впервые изучено пространственное распределение и морфогенетические свойства почв правобережья р.Ортина, вблизи дельты р.Печора. Выявлены признаки, свидетельствующие о полихронности и полигенетичности современных почв.

Впервые приведен наиболее полный аннотированный список лишайников слабоизученных во флористическом отношении районов восточно-европейских тундр, прилегающих к дельте р.Печора, который включает 139 видов. Наиболее богатым видовым составом (97 видов) представлена лихенофлора правобережья р.Ортина на западе Большеземельской тундры. Районы, расположенные в субарктической пойме дельты, отличались наиболее бедной лихенофлорой. Так, в сообществах пойменных экосистем отмечено всего 33 вида. Впервые для Канино-Печорской провинции отмечено 38 видов лишайников. Сравнительный анализ состава и структуры лихенофлоры фоновых и антропогенно-нарушенных экосистем припечорских тундр показал, что в районах проведения нефте- и газоразведочных работ - в пределах площадок буровых скважин, независимо от стадии восстановления растительного покрова, лишайники часто полностью отсутствуют. Встреченные виды составляли не более 0.1-0.2% общего проективного покрытия. А в целом, в пределах нарушенных экотопов выявлено 54 вида лишайников из 14 родов и 9 семейств, что составляет менее 50% списка видов естественной флоры. Это свидетельствует как о существенном обеднении лихенофлоры нарушенных территорий восточно-европейских тундр под влияние нефте- и газоразведочных работ, так и о радикальном преобразовании ее структуры, выражающемся, прежде всего, в значительном снижении доли участия лишайников при восстановлении тундровых сообществ.

Наряду с оценкой воздействия нефте- и газоразведочных работ на покров лишайников установлено, что в условиях нефтезагрязнения имеет место более чем пятикратное по сравнению с контролем увеличение концентрации Pb у Antennaria dioica, более чем четырехкратные превышения концентраций Cd у Tanacetum bipinnatum и Co - у Achillea millefolium, трехкратное увеличение содержания Ni у Arctophila fulva и более чем двукратные превышения концентраций Zn - у Rumex graminifolius и Mn - у Arctophila fulva.

Значительные результаты достигнуты в области создания ГИС <Арктика. Восточно-европейские тундры> и в сопряженном с этим направлении дешифрирования и анализа многозональных снимков американского спутника Landsat с сенсором TM5. В рамках сотрудничества с нашими зарубежными коллегами (международные проекты <Структура и динамика экосистем дельты реки Печора> и <Деградация тундры в российской Арктике - ТУНДРА>) получены космические снимки печорской дельты и бассейна р.Уса. Используя имеющееся в нашем распоряжении лицензионное программное обеспечение для анализа космических снимков и создания ГИС, уже сейчас с уверенностью можно констатировать, что в этой области сделан реальный прорыв и в ближайшие 2-3 года мы будем в состоянии создать на базе Института биологии геоинформационную систему, которая охватывает всю территорию восточно-европейских тундр от полуострова Канин до островов Новой Земли и полностью включает территорию нашей республики.
Каждый пиксел космического снимка (разрешение снимка спутника Landsat TM5 - 30/30 м) несет в себе огромное количество информации о многих элементах природных экосистем. Правильно представить эту информацию, соотнести с состоянием того или иного компонента экосистемы и корректно отразить на крупномасштабной тематической карте по региону является в настоящее время первоочередной задачей. И, безусловно, это потребует усилий всего Института, если мы и дальше хотим сохранять статус форпоста академической науки на европейском Северо-Востоке.

В результате комплексного изучения пойменных экосистем дельты р.Печора с применением дистанционных методов (анализ космических снимков спутника Landsat TM5), полевых исследований и многомерного статистического анализа, установлена высокая степень взаимосвязи между результатами обработки отражательных характеристик снимков методом главных компонент и числом видов сосудистых растений на изученной территории. Так, коэффициент корреляции между этими показателями составил +0.96. Это дает возможность использования дистанционных методов для предварительной оценки видового разнообразия сосудистых растений по крайней мере, для пойменных экосистем дельты р.Печора.

Сравнительное изучение космических снимков спутника Landsat TM5 1985 и 1996 гг. по территории нефтегазоконденсатного месторождения (восточная часть Малоземельской тундры, северо-восточная оконечность Ненецкой гряды) показало, что в момент наиболее активной разработки месторождения (1985 г.) имели место существенные различия между естественными сообществами и нарушенными территориями (площадки буровых скважин, дороги-времянки), которые хорошо отражались в различиях по значениям вегетационных индексов (VI и NDVI) экосистем, полученных в результате перерасчета спектральных характеристик в зеленой и близкой инфракрасной частях спектра. Сравнительный анализ этих же индексных показателей фоновых и импактных сообществ на снимках 1996 г. показал, что за 10-летний период произошло существенное изменение вегетационных индексов нарушенных экосистем. В подавляющем большинстве случаев значения индексов VI и NDVI, рассчитанные на основе значений отражательных характеристик растительного покрова районов площадок буровых скважин и дорог-времянок, соответствуют таковым для фоновых экосистем. Результаты полевых исследований 1998 г. показали существование серьезных различий как в составе и структуре группировок и фитоценозов естественных и антропогенно-нарушенных экосистем, так и в характеристиках почвенного покрова, микрорельефа, состоянии ряда абиотических компонентов экосистем.

Наряду со значительными научными результатами, следует отметить активное участие всего коллектива лаборатории в выполнении международных проектов, грантов ГНТП и РФФИ, хоздоговорных работ. Кроме этого, усилиями сотрудников лаборатории совместно со специалистами отдела геоботаники и рекультивации, наш институт получил ряд лицензий на проведение работ на территории Ненецкого автономного округа. Сотрудниками лаборатории изданы монография (Г.В.Русановой), серии статей в центральных журналах. Наши доклады неоднократно "звучали" на всероссийских и международных форумах. Так что год был достаточно удачным.

В заключение хочется отметить, что в настоящее время лаборатория, несмотря на серьезные финансовые трудности, интенсивно и напряженно работает на хорошем современном уровне и хочется пожелать всему коллективу наряду с общим сохранением темпов, углублять внутри- и межлабораторную интеграцию исследований, поскольку этого требует сама специфика лаборатории.

И.А.Лавриненко