Добыча полезных ископаемых играет большую роль в экономике регионов. При этом горнодобывающая промышленность коренным образом изменяет окружающие ландшафты и оказывает огромное влияние на местные экосистемы. Наиболее уязвимы арктические и субарктические регионы.
Как правило, при изучении воздействия на окружающую среду исследуется состояние почвы, воды, растительности. Однако значительная часть динамики экосистемы происходит в масштабах ландшафта в целом. Изучить ее в ретроспективе на примере Костомукшского железнорудного месторождения позволили данные дистанционного зондирования. Руководитель геоинформационного центра Института геологии КарНЦ РАН Наталья Крутских проанализировала космоснимки за период с 1978 по 2019 год. Результаты ее исследования опубликованы в международном журнале Physics and Chemistry of the Earth.
Для работы использовались космоснимки программы Landsat. Ученый по спектральным данным спутниковых изображений провела классификацию поверхности земли и выделила пять классов:
1. горный или карьер;
2. открытая поверхность, земля;
3. вода;
4. лес, густая растительность;
5 болота, скудная растительность.
Изменения классов землепользования и земельного покрова с 1978 по 2019 гг.
При сравнении полученных изображений отчетливо виден масштаб изменений. Например, в 70-х годах – в самом начале разработки карьера – первый класс отмечен минимально. К 1990 году он занимает площадь 17,4 кв. км, а к 2019 году его размеры увеличиваются втрое до 55,5 кв. км. Наиболее интенсивно площадь карьеров увеличивается в 2006–2014 гг., темпы прироста составляют 2,2 кв. км в год.
Параллельно с этим меняется площадь класса «открытая поверхность», который включает в себя вырубки. Во многом она образовалась в связи с расчисткой территории под карьер. И если в первые годы эта площадь уменьшается из-за перехода в класс «горный» и класс «водный» (начинаются разработки, а Костомукшское озеро увеличивается в связи с созданием водохранилища), то затем снова начинает активно расти. Это происходит из-за освоения территории и развития лесозаготовок. В результате максимальный прирост класса наступает в период 1996–2000 гг. в основном за счет вырубки лесов.
Пропорционально меняется и площадь класса «лес». Максимальной она была в начальный период. В 1978 году лесные массивы занимали здесь 500,4 кв. км. К 2006 году площадь леса составляла уже 340,9 кв. км. К 2019 году часть вырубок заросла и размер класса вновь увеличился.
Дешифрирование космоснимков ярко демонстрирует изменения водных объектов. Образование водохранилища на Костомукшском озере приводит к более чем двукратному увеличению площади класса «вода»: с 29,3 кв. км в 1978 году до 62,6 – в 1990 г. Затем озеро начинают использовать для хранилища «хвостов» – отходов обогащения полезных ископаемых, состоящих из пустой породы. В результате постоянного их намывания доля класса «вода» снизилась, и в 2019 году ее площадь составила 53,8 кв. км.
Руководитель геоинформационного центра Института геологии КарНЦ РАН Наталья Крутских. Фото: М. Дмитриева / Служба научных коммуникаций КарНЦ РАН
Наталья Крутских также проанализировала изменение геосистемы в пространстве и времени с помощью специальных ландшафтных метрик. Это позволило составить картину пространственной нарушенности территории в различные годы. Так, в доиндустриальный период наблюдаются преимущественно ненарушенные территории, зона низкой пространственной нарушенности занимает 93% от общей площади. Для 2006 года характерно увеличение площади высоконарушенных территорий (68%). К 2019 году за счет восстановления ландшафтов, в том числе зарастания вырубок и уменьшения общей фрагментации, этот показатель снижается до среднего значения.
Еще одно применение методы дистанционного зондирования нашли при изучении динамики грунтовых вод в горнодобывающих районах. По словам ученых, добыча полезных ископаемых приводит к нарушению режима подземных вод и появлению вокруг карьера депрессионной воронки, которая увеличивается в размерах по мере роста и осушения карьера. Конус депрессии формируется при откачке воды из скважины – котлована, горной выработки. Если смотреть в разрезе, уровень поверхности подземных вод приобретает воронкообразную форму с уклоном к месту откачки.
– Спектральные характеристики поверхности при спутниковой съемке дают представление о влажности растительности. Если воды недостаточно, это зафиксируется. В результате по состоянию растительности мы можем понять, что происходит с подземными водами на изучаемой территории, – отметила Наталья Крутских.
Исследование показало, что наибольшие отрицательные изменения проявляются для всех классов растительности в пределах конуса депрессии. При этом травы и кустарники меньше реагируют на изменение уровня грунтовых вод, а древесный ярус, особенно лиственные, сильнее. Наиболее чувствительна к антропогенному влиянию растительность водно-болотных угодий. Также отмечено, что на участках, ранее вовлеченных в зону депрессии, наблюдается адаптация растительности к водному стрессу.
В исследовании отмечается, что изучаемый район относится к зоне влажного климата с высоким среднегодовым количеством осадков, что компенсирует водный стресс от воздействия карьера и он заметен здесь в меньшей степени. Результаты работы опубликованы в Environmental Earth Sciences.
– Оценка трансформации ландшафтов необходима для принятия мер по защите экосистемы. Наше исследование показывает поведение геосистем, находящихся в сходных природных условиях, и позволяет лучше понять адаптивные механизмы, которые помогают системе проявлять устойчивость под воздействием внешних нагрузок. Эти методы могут стать частью экологического мониторинга территории, – добавила Наталья Крутских.
На примере Костомукшского месторождения ученый отработала методику исследования, в дальнейших планах апробировать ее на других схожих объектах в северном регионе.
Новости
22 октября 2024
Анализ космоснимков показал, как горные работы влияют на ландшафт
Горнодобывающая промышленность оказывает огромное воздействие на окружающую среду. Руководитель геоинформационного центра Института геологии КарНЦ РАН Наталья Крутских разработала и апробировала систему анализа степени этого влияния с помощью методов дистанционного зондирования. Изучение космоснимков позволило оценить, как изменялся ландшафт, в том числе лесные и водные объекты, на территории Костомукшского железорудного месторождения.
Горнодобывающая промышленность оказывает огромное воздействие на окружающую среду. Руководитель геоинформационного центра Института геологии КарНЦ РАН Наталья Крутских разработала и апробировала систему анализа степени этого влияния с помощью методов дистанционного зондирования. Изучение космоснимков позволило оценить, как изменялся ландшафт, в том числе лесные и водные объекты, на территории Костомукшского железорудного месторождения.
Смотрите также:
8 ноября 2024
Ученые обнаружили новый для Карелии вид комара
Энтомологи впервые отметили в Карелии новый вид кровососущих комаров – Anopheles claviger. Он встречается в Европе и в некоторых областях России, однако в нашем регионе ранее не фиксировался. Для человека находка в первую очередь значима тем, что Anopheles claviger является переносчиком малярии. Однако бить тревогу не стоит: в Карелии отсутствуют местные очаги заболевания, поскольку нет самого возбудителя – малярийного плазмодия.
Энтомологи впервые отметили в Карелии новый вид кровососущих комаров – Anopheles claviger. Он встречается в Европе и в некоторых областях России, однако в нашем регионе ранее не фиксировался. Для человека находка в первую очередь значима тем, что Anopheles claviger является переносчиком малярии. Однако бить тревогу не стоит: в Карелии отсутствуют местные очаги заболевания, поскольку нет самого возбудителя – малярийного плазмодия.
30 октября 2024
Литературовед Елена Сойни представила определяющую роль карельского периода в творчестве Николая Рериха
Карельский период в творчестве художника Николая Рериха был чрезвычайно плодотворным: именно в Приладожье сформировались идеи, которые владели им всю последующую жизнь. Доктор филологических наук Елена Сойни представила итоги многолетних исследований созданного на Севере литературно-публицистического наследия художника в докладе «Жизнь и творчество Н.К. Рериха в Сортавале в контексте исторических событий 1917–1918 годов» на заседании Ученого совета КарНЦ РАН 29 октября.
Карельский период в творчестве художника Николая Рериха был чрезвычайно плодотворным: именно в Приладожье сформировались идеи, которые владели им всю последующую жизнь. Доктор филологических наук Елена Сойни представила итоги многолетних исследований созданного на Севере литературно-публицистического наследия художника в докладе «Жизнь и творчество Н.К. Рериха в Сортавале в контексте исторических событий 1917–1918 годов» на заседании Ученого совета КарНЦ РАН 29 октября.
23 октября 2024
Одна из крупнейших в стране конференций в области финноугроведения «Бубриховские чтения» открылась в Петрозаводске в 20-й раз
Накануне в Петрозаводском государственном университете стартовала XX научная конференция «Бубриховские чтения». В этом году ее тема – «Традиции и новации в исследовании финно-угорских языков и культур». Форум собрал специалистов из всех финно-угорских республик страны, а также из Москвы, Санкт-Петербурга, Красноярска, Екатеринбурга, Казани, Якутска, Твери и Мурманска. Ученые подводят итоги работы в своей области за четверть века и определяют дальнейшую траекторию совместного движения.
Накануне в Петрозаводском государственном университете стартовала XX научная конференция «Бубриховские чтения». В этом году ее тема – «Традиции и новации в исследовании финно-угорских языков и культур». Форум собрал специалистов из всех финно-угорских республик страны, а также из Москвы, Санкт-Петербурга, Красноярска, Екатеринбурга, Казани, Якутска, Твери и Мурманска. Ученые подводят итоги работы в своей области за четверть века и определяют дальнейшую траекторию совместного движения.
17 октября 2024
Новое направление занятий по проекту «Билет в будущее» представили в КарНЦ РАН
В Карельском научном центре РАН стартовали занятия по федеральному проекту «Билет в будущее». В рамках проекта школьники из первых уст могут узнать о работе химика-аналитика, лаборанта химического анализа, геолога-минералога, археолога. В этом году ученые представляют новое направление профориентации: знакомство с работой генетика и молекулярного биолога. Первыми на занятии побывали ученики 8 класса Средней общеобразовательной школы №3 с углубленным изучением иностранных языков г. Петрозаводск.
В Карельском научном центре РАН стартовали занятия по федеральному проекту «Билет в будущее». В рамках проекта школьники из первых уст могут узнать о работе химика-аналитика, лаборанта химического анализа, геолога-минералога, археолога. В этом году ученые представляют новое направление профориентации: знакомство с работой генетика и молекулярного биолога. Первыми на занятии побывали ученики 8 класса Средней общеобразовательной школы №3 с углубленным изучением иностранных языков г. Петрозаводск.
15 октября 2024
Член-корреспондент РАН Ольга Бахмет: «Необходима совместная программа финансирования исследований ученых из России и Беларуси»
Генеральный директор КарНЦ РАН Ольга Бахмет приняла участие в Форуме стратегов-2024, который состоялся 10–11 октября в Санкт-Петербурге. Руководитель выступила в качестве эксперта в ходе сессий, посвященных сотрудничеству регионов России и Республики Беларусь, а также зеленым инвестициям и государственно-частному партнерству для устойчивого развития городов и регионов. В рамках первой член-корреспондент РАН отметила необходимость принятия совместной программы финансирования исследований ученых из России и Беларуси.
Генеральный директор КарНЦ РАН Ольга Бахмет приняла участие в Форуме стратегов-2024, который состоялся 10–11 октября в Санкт-Петербурге. Руководитель выступила в качестве эксперта в ходе сессий, посвященных сотрудничеству регионов России и Республики Беларусь, а также зеленым инвестициям и государственно-частному партнерству для устойчивого развития городов и регионов. В рамках первой член-корреспондент РАН отметила необходимость принятия совместной программы финансирования исследований ученых из России и Беларуси.