Комплексные полевые обследования на Тятинском участке заповедника «Курильский», остров Кунашир, Курильские острова

Полный текст

Введение Остров Кунашир - самый южный из островов Большой Курильской гряды, он отличается весьма своеобразными природой и климатом. Для охраны уникальных ландшафтов этого острова в 1984 г. здесь создан Государственный природный заповедник «Курильский». Несмотря на то, что заповедник существует уже не один десяток лет, общая труднодоступность района определила крайне низкую степень его изученности, особенно в крупном масштабе. Следует иметь в виду, что детальное изучение заповедных угодий необходимо для реализации заповедником основных функций: природоохранной, научно-исследовательской, эколого-просветительской. Территория заповедника разделена на два участка: Тятинский участок занимает северную часть острова Кунашир и включает массив вулкана Тятя, крупнейшего на Кунашире и второго по высоте в Сахалинской области, а также наиболее гористую часть вулканического хребта Докучаева; Алёхинский участок занимает южную часть острова, на его территории расположен кальдерный вулкан Головнина и Алёхинские термальные источники. Наши исследования были сосредоточены на Тятинском участке, а точнее, в междуречье крупных рек Саратовская и Тятина, а также на южном склоне вулкана Тятя. Река Тятина протекает восточнее Саратовской и представляет собой крупнейший водоток Кунашира, она берет начало на северном склоне вулкана Тятя и хребте Докучаева близ г. Вильямса и впадает в Тихий океан в районе Тятинского рейда, вблизи существовавшей ранее деревни Тятино. Река Саратовская несколько меньше, она стекает с хребта Докучаева (исток - близ г. Глинки) и впадает в Тихий океан между мысами Плоскогорный и Геммерлинга, прорезая обширную равнину, сложенную отложениями вулкана Тятя. Между реками Тятина и Саратовская есть еще два небольших ключа - Банный и Кол. Абсолютные высоты территории не превышают 50 м. Берег Тихого океана осложнен только одним слабо вдающимся в водную гладь мысом Плоскогорный; широкий песчаный или каменистый пляж переходит в покрытую густыми зарослями курильского бамбука первую морскую террасу, осложненную совокупностью древних береговых валов и межваловых понижений, затем следует постепенный переход ко второй морской террасе, частично залесенной и плавно переходящей в заболоченную, поросшую темнохвойными лесами пологохолмистую равнину. Хозяйственные объекты представлены только кордоном заповедника Саратовский, расположенным в 1 км выше по течению от устья р. Саратовская, и вездеходной дорогой к нему. Вулкан Тятя - типичный вулкан типа Сомма-Везувий, его конус характеризуется удивительно правильной формой. Высота вулкана, как абсолютная, так и относительная, составляет 1819 м. Подножье вулкана резко переходит в морские террасы (от 1 до 3 шт. на разных участках), а вверх, до высоты 1400 м, поднимается основной конус вулкана, осложненный боковым кратером Отважный и маарами Радкевич и Влодавца, из которых происходило последнее на данный момент извержение вулкана (1973 г.), а также многочисленными бороздами-барранкос. На высоте 1400 м расположена неглубокая сильно разрушенная кальдера диаметром 2,4 км, в центре которой поднимается второй экструзивный купол высотой 400 м. По его западному склону стекает массивный застывший лавовый поток. На вершине находится кратер, представляющий собой две вложенные одна в другую чаши, одна чуть крупнее, другая чуть меньше, общим диаметром 200 м. В нижней части склона вулкана распространены темнохвойные леса из пихты сахалинской Abies sachalinensis, ели аянской Picea jezoensis с примесью березы Эрмана Betula ermanii, которые постепенно переходят в леса и редколесья из дюшекии Максимовича Duschekia maximowiczii с высокотравьем. К кратеру Отважный приурочено обширное шлаковое поле. Выше расположены заросли кедрового стланика Pinus pumila, распространенные до кальдеры, постепенно разрежающиеся и уступающие место каменистым поверхностям, покрытым редкими травами и лишайниками. Никаких антропогенных объектов здесь нет, если не считать эколого-туристического маршрута от мыса Мысовой до вершины вулкана по его южному склону. До урочища Рубежное идет вездеходная дорога, далее - тропа. Материалы и методы Поскольку конечной целью работы является построение серии тематических карт на исследуемый участок, основной задачей подготовительного этапа стало выделение предполагаемых почвенных и растительных контуров контуров. Их выделение в основном базируется на дешифрировании растительных ассоциаций, с которыми связаны почвенные разности. Произведено дешифрирование космического снимка сверхвысокого пространственного разрешения со спутника Pleiades 1B за 27 сентября 2019 г. В ходе подготовительного этапа также проведено изучение литературы о данной территории, характеризующей растительный покров и его развитие, а также флору данного региона [1-3; 5; 6]. Исследуемый участок отличается низинным положением в рельефе, значительными по площади ареалами болот, а также морскими террасами разного уровня. Среди растительных ассоциаций выделены различного типа леса, заболоченные территории, луговые разнотравья и территории, занятые зарослями бамбука. Для каждого выделенного контура определены точки комплексного (почвенного и геоботанического) описания. Полевой этап состоял из маршрутов в пределах исследуемого участка, в ходе которых проводились заложение и описание почвенных разрезов с указанием географической привязки, а также описание ландшафта в месте заложения разреза. Кроме этого, каждой точке описания почв соответствовала точка геоботанического описания. Составление геоботанических описаний проведено по стандартной методике полевых геоботанических обследований (Нешатаев, 1987); проведена детальная наземная фотосъемка растительных сообществ. Почвенные разрезы закладывались в пределах выделенных контуров на наиболее типичных для них участках. Всего заложено 22 разреза, которые были описаны по стандартной методике [8]. Диагностирование почв осуществлено по классификации почв России 2004 г. [10]. Общее количество геоботанических описаний - 54. В ходе полевых обследований выполнена альбедометрическая съемка в различных ландшафтах с помощью альбедометра N 800, предназначенного для измерения в полевых условиях суммарной и рассеянной радиации, приходящей на деятельную поверхность, и радиации, отраженной от деятельной поверхности. Альбедометр поверен в июне 2021 г. в метеорологической обсерватории МГУ имени М.В. Ломоносова. С 16 по 29 августа выполнено 44 альбедометрических измерения разной деятельной поверхности, из них 25 точек сделаны по профилю вдоль южного склона вулкана Тятя. Результаты Почвенный покров Выявленные в ходе работ почвы можно разделить на четыре группы: типичные автоморфные почвы междуречных поверхностей, гидроморфные торфянистые органогенные почвы, почвы долин ручьев и малых рек, а также псаммоземы - почвы низких морских террас. I. Типичные автоморфные почвы междуречных поверхностей Для группы почв междуречных поверхностей характерно схожее по системе горизонтов строение профиля, выражающееся в наличии погребенного гумусового горизонта, а также его перекрытие материалом, иногда также гумусированным. На плоских поверхностях глубина, на которой находится второй гумусовый горизонт, располагается в пределах 40-54 см на обоих участках; иногда - ниже, например, на склонах или в местах с наличием мощного подстилочно-торфянистого горизонта или горизонта дернины. Таким почвам также свойственно наличие под погребенным гумусовым срединного метаморфического горизонта, который постепенно переходит к почвообразующей породе. Степень этого перехода, а так же глубина появления включений дресвы и валунов различают эти почвы между собой, так же как и степень гумусированности современных гумусовых горизонтов и их переход к погребенному. Такие почвы сочетают признаки буроземов и вулканических почв. Так, с буроземами эти почвы схожи наличием метаморфического горизонта, имеющего более тяжелый гранулометрический состав, чем почвообразующие породы. С вулканическими, например охристыми, почвами описываемые почвы схожи системой погребенных горизонтов. Такие почвы образуются не только на вулканических породах, пеплах и других, но и на отложениях древних морских террас. Такие почвы описаны еще в самых ранних работах по изучению почв острова Кунашир [9]. II. Гидроморфные торфянистые органогенные почвы По сравнению с автоморфными с разной степенью буроземовидности почвами торфянистые почвы острова Кунашир изучены слабо - в основном в силу того, что они занимают специфические позиции на острове: они приурочены к долинам ламинарных малых водотоков или к обширным субгоризонтальным позициям с близким залеганием грунтовых вод. На исследуемом участке они распространены действительно широко, однако в целом по острову они встречаются нечасто. Между собой эти почвы различаются степенью разложения органического материала, ботаническим составом растительного покрова, уровнем грунтовых вод и наличием или отсутствием прослоек пеплового минерального материала. Для всех таких почв, рассматриваемых нами, характерно вскрытие грунтовых вод раньше подстилающих минеральных пород. III. Почвы долин ручьев и малых рек Данные почвы с некоторой степенью достоверности можно отнести к аллювиальным, однако, в силу того что даже самые крупные реки острова Кунашир представляют собой достаточно турбулентные потоки, сформировавшие своим руслом мощную толщу преимущественно пролювиальных отложений, ярко выраженных именно аллювиальных почв на острове мало. Они чаще встречаются в верховьях «больших» кунаширских рек или характерны для долин малых водотоков. В обоих случаях такие почвы приурочены именно к равнинному течению потоков и зачастую находятся в смежных позициях с торфянистыми почвами. Вероятно, в силу хороших инфильтрационных свойств грунтов, на участках распространения аллювиальных почв не происходит заболачивания. IV. Псаммоземы и песчаные почвы Данные почвы приурочены в первую очередь к низким морским террасам. Морфологически особенности их профиля выражаются в песчаном и супесчаном гранулометрическом составе, малой мощности гумусового горизонта, отсутствии срединных горизонтов, а также смене почвообразующей породы с темного песка на более светлый с глубиной. Иногда встречается погребение гумусовых горизонтов, связанное с древними эоловыми процессами. Растительный покров На примере рассмотренного участка можно заметить, что северная часть Кунашира занята в основном темнохвойными лесами. Это заметно по преобладанию растительных сообществ с доминантными хвойными видами в древесном ярусе на междуречьях и надпойменных террасах. Изучаемая нами территория относится к Курило-Сахалинскому округу Японо-Корейской океанической провинции Дальневосточной хвойно-широколиственной лесной подобласти зоны смешанных хвойно-широколиственных лесов по классификации Д.И. Воробьёва [4]. Д.И. Воробьёв выделяет два подрайона в зависимости от распределения растительности: южный - Немуро-Кунаширский и центральный - Кунаширо-Итурупский, в пределах которого расположен рассматриваемый участок. В растительном покрове исследуемого участка преобладает охотоморская флора, а также присутствуют элементы маньчжурского и особенно северо-японского флористического комплекса. Смешение флор произошло из-за оживленных тектонических процессов и трансгрессий моря, которые осушали шельф, и в результате создавались «мосты» - так на исследуемую территорию проникли виды с Камчатки и с Хоккайдо. На исследуемом участке нами встречены несколько видов верховых болот под разными растительными сообществами, а также осоково-ситниковые низинные болота (реже). Благодаря общему выровненному характеру рельефа здесь выражены морские террасы. Первая морская терраса и, в меньшей степени, вторая морская терраса ранее были вовлечены в хозяйственную деятельность. Сейчас это заброшенные земли в охранной зоне заповедника, занятые преимущественно растительными сообществами с доминантом бамбуком курильским Sasa kurilensis (Rupr.), вытесняющим здесь коренную растительность. Исследования альбедо В ходе альбедометрической съемки выделены четыре основных типа земной поверхности по различным значениям альбедо. Первый тип - это подстилающая поверхность различных лесов (смешанных: широколиственно-пихтовых, дубово-пихтовых и широколиственных). Альбедо, измеренное в различных лесных сообществах, ниже, чем на открытых участках с разнотравьем и бамбуком, значения колебались в пределах 20-31 %. Кроны деревьев мешают проникновению прямой солнечной радиации. Альбедо травяно-кустарничкового яруса в широколиственном лесу выше, чем в хвойном. Ко второму типу исследуемой подстилающей поверхности можно отнести болотные сообщества. На верховых болотах поверхность занята зарослями багульника, осоки, бамбука и небольшим подростом ели. Так как болото является влажной геосистемой, то значения альбедо на нем ниже, чем в обычном лесу, и варьировались от 19 до 24 %, в зависимости от затененности измеряемого участка. К третьему типу поверхности можно отнести луга: разнотравные, злаковые, колосняково-полынные, хвощево-злаковые, полынно-осоковые, осоковые луга и заросли: бамбуковые, тростниковые, вейниково-бамбуковые. Вследствие достаточно теплых и солнечных первых двух летних месяцев 2021 г. (июнь-июль) некоторая часть растительности на открытой местности из-за недостаточного количества влаги начала высыхать и, как следствие, имела большее значение альбедо, чем в предыдущие более влажные годы. В сравнении с лесными и болотными сообществами открытые участки получают больше солнечной энергии. Самые низкие и стабильные значения альбедо имеют злаковые луга (20-22 %), а самые высокие и изменчивые значения имели заросли с преобладанием курильского бамбука (25-35 %). К четвертому исследуемому типу подстилающей поверхности можно отнести участки на побережье Тихого океана с черным вулканическим песком и валунами. Песок и валуны имеют темный цвет (оттенки темно-серого, близкого к черному), вследствие чего эти площадки характеризуются самой низкой отражательной способностью поверхности среди всех исследуемых. Значения варьируются от 7 до 13 % и являются самыми низкими на участках с преобладанием вулканического песка. В ходе маршрута на вулкан Тятя по его южному склону проведена альбедометрическая съемка различных подстилающих поверхностей, которые менялись по мере набора высоты. Наивысшая точка, которой удалось достигнуть в ходе маршрута, - 1750 м (70 м до вершины помешали пройти погодные условия). В общей сложности сделано 25 точек с измерениями. До высоты 650 м измерения осуществлялись каждые 50 м набора высоты, от 650 м до 1750 м - каждые 100 м. Измерения альбедо проводились в маршруте в течение всего дня, т.е. имели место различные условия освещенности и положение Солнца. Первая точка сделана на морской террасе с разнотравьем, здесь альбедо соответствовало альбедо разнотравного луга и составило 24-25 %. Далее уже на 75 м начался темнохвойный лес. В нем, несмотря на затененность из-за крон деревьев, альбедо имело самые высокие значения за все время маршрута - 28 %. Это связано с особенностями увлажнения и поглощательной способности растительного покрова. За участком темнохвойного леса следуют бамбуковые заросли (125-175 м). Здесь альбедо изменялось от 23 до 27 %. Далее - заросли дюшекии Максимовича и высокотравье с преобладанием гречихи сахалинской Polygonum sachalinense (225-275 м). Для них отражательная способность поверхности составила 26-27 %. Высота высокотравья и варьировала от 40 см до 2 м. Далее произошло резкое падение значений альбедо до 7 %, что связано с появлением на поверхности вулканического шлака. Шлаковое поле расположено на высотах от 325 до 650 м, его альбедо варьировалось от 7 до 18 %. Такая вариативность в значениях связана прежде всего с тем, что измерения проводились в течение дня при разных положениях Солнца. После бокового кратера Отважный с высоты 750 м снова распространен густой растительный покров. С высоты 750 до 850 м - это кустарниковый подрост ив (альбедо 23 %), далее - кедровый стланик, который иногда сменяется шлаковыми участками (850-1150 м). Отражательная способность поверхности на данном участке варьирует от 9 до 19 %. Наибольшие значения характерны для участков с кедровым стлаником, наименьшие - для участков открытого грунта (вулканического шлака). После 1250 м заканчивается кустарниковая и кустарничковая растительность, остаются редкие вкрапления разнотравья (высотой не более 10 см) и небольшие группы кустов кедрового стланика. Преобладающим типом подстилающей поверхности вплоть до основного кратера становятся шлаковые россыпи и гольцы. Их отражательная способность варьирует от 8 до 19 %, в зависимости от преобладающей породы. После 1450 и до 1550 м расположено плато (днище кальдеры), сформированное гольцами, покрытыми лишайником и редкой травянистой растительностью. Здесь значения альбедо достигли 18-20 %. Далее вплоть до кромки кратера подстилающей поверхностью являлись термально преобразованные выветрелые аргиллиты и вулканические туфы красноватых оттенков. Для них характерны значения альбедо 18-22 %. Выводы Почвенный покров изучаемой территории представляет собой преимущественно почвы, сочетающие в себе признаки буроземовидных и вулканических почв. Диагностика этих почв осложнена в связи с тем, что в современной классификации для таких почв место не предусмотрено и мы можем относить их к тому или иному типу с некоторой долей условности. Большие площади на изучаемой территории занимают гидроморфные торфянистые органогенные почвы, что обусловлено рельефом и характером подстилающих пород. Местные растительные сообщества представлены преимущественно темнохвойными лесами с богатой и разнообразной примесью широколиственных пород в древостое, отсутствием выраженного подлеска, разнообразным травяно-кустарничковым ярусом и хорошо развитым мохово-лишайниковым ярусом. Широкое распространение имеют сообщества болот, в первую очередь, верховых, с различной плотностью древостоя. По результатам альбедометрической съемки сделаны следующие выводы. Альбедо, измеренные в лесных сообществах, выше, чем в нелесных (от 20 до 60 %), так как кроны деревьев мешают проникновению прямой солнечной радиации. На тех участках, где на поверхность выступают вулканические породы, альбедо принимает наименьшие значения (6-7 %), так как практически вся приходящая солнечная радиация поглощается подстилающей поверхностью. В результате альбедометрической съемки на вулкане Тятя подтверждено, что отражательная способность поверхности напрямую не зависит от абсолютной высоты поверхности. Альбедо зависит от свойств отдельных растительных сообществ, ландшафта, подстилающих пород и количества приходящей солнечной радиации.

Об авторах

Михаил Юрьевич Грищенко

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова; Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»; Государственный природный заповедник «Курильский»

Автор, ответственный за переписку.
Email: m.gri@geogr.msu.ru
ORCID iD: 0000-0003-3223-7697
SPIN-код: 9806-7458

кандидат географических наук, старший научный сотрудник, географический факультет, МГУ имени М.В. Ломоносова; доцент, ФГиГТ, Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»; ведущий научный сотрудник, Государственный природный заповедник «Курильский»

Российская Федерация, 119991, Москва, Ленинские Горы, 1; Российская Федерация, 109028, Москва, Покровский бульвар, 11; Российская Федерация, 694500, Сахалинская обл., пос. Южно-Курильск, Заречная ул., 5

Анна Сергеевна Мурман

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: annamurman.geo@mail.ru
студент, географический факультет Российская Федерация, 119991, Москва, Ленинские Горы, 1

Игорь Евгеньевич Тамаровский

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: tamarow-ig@yandex.ru
студент, географический факультет Российская Федерация, 119991, Москва, Ленинские Горы, 1

Дарья Алексеевна Терехова

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: terexova.da@gmail.com
SPIN-код: 8856-6313
студент, географический факультет Российская Федерация, 119991, Москва, Ленинские Горы, 1

Елизавета Михайловна Сатосина

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: lisan.sat@gmail.com
ORCID iD: 0009-0009-7086-2814
SPIN-код: 8388-7680

студент, географический факультет

Российская Федерация, 119991, Москва, Ленинские Горы, 1

Вероника Валерьевна Шелухо

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: Shelukho.vera@mail.ru
студент, географический факультет Российская Федерация, 119991, Москва, Ленинские Горы, 1

Антон Суренович Авчян

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: anton.avchyan@mail.ru
студент, географический факультет Российская Федерация, 119991, Москва, Ленинские Горы, 1

Николай Владимирович Ушаков

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: Ushakov.nikolay2000@gmail.com
студент, географический факультет Российская Федерация, 119991, Москва, Ленинские Горы, 1

Список литературы