g,Hr€ffFJBF{F{
i-tu\ tsh{ l-Jy il FiE{}'I* }{S .&-l-i}:f
#E'i{t,{fiii il HH}TO pAF OT y
-i
q\i,t i F{ { l rIi}{' }i !r }{},Geiil il fi i}-i AEiE{ H} }
lll TAEPO BCliOl-l l4pnHur lll uxafi
"ronwur
.
BbrnycKHrur
xea;l.rSuxaquoHHarpa6ora(lrarusfepcra.r araccepraqr.u)
HareMy
<<"rlernsn
TTHHaMHKB
reruirepnryptrB ropHbrxnoqnax Xu6un
Ha rrpuMeperoprr By,tn*np.ropp>
Bnnycnuar raaan$irraquouHarpaSolaBbrnoJ"IHeHa
B coo.rBercrBnqc 3a.{aHueM
e nojrHo[4
obteMe
lr noarBep)K4aer
cnoco6nocrs crv.qeHTa
lt caMocroxrerbnoMyperxeHrlo nocraBreHHbrx
3aAaq.
MarucrepcxaxAl'lcceprauntcocrollr u: 5 nran (maBa i . Ilpr.rpoanueoco6esnocru Xu6ancroro
ropHoro MaccHBa:
r,raea2. KjrHNIarurrecKne
oco6enxocnr Xu6un: rrrana3. floqnrt Xfl6uncKoro ropHoro
MaccHBa;
rtraea4. OSteKrbrr.rMerolr'r rlcc.rleEoBaHllr:
r:raaa5. XaparrepucrlrKareMnepar'?br fopgorecHblx E fopHo-ryHApoBbltnorcrtr''Iox roptt Blrrxnpvopp B cesilHbr2016-2011rcAoB)E 5 npu,:roxenaft.
Cnucox ucnolrgoBaaHhlxLrcroqHHKoB
sr,rrcqaer60 uantlteHoeauuir.
Hcc.[eAoeaHne
6sI.noqacllrc reutr
HHP Jla6oparopHHHa3gMHbrx
3Kocr4creM
r{ MHoro.jrgrHero
KoMnJreKcHoro
noqBeHHo-3ooJrorllqecKoro
npoe(TaHHcrurfra npo6.relr npovtr ur,;rennori
tro::orxn Ceaepa.
Bo neerexr}l c4oD\4\t rrp(rs3,r
t, ue.irr lr iaraLil rccJeroBaHrrl.i(oropbrel4puHa\4rxar-r,ronna
:-loJrHocrblo
BbrnonHlrna.
[{req rrcc,lej]oeannri- s ll.;esqe ,*nar-, l,rrurrr*H TeMneparypbr
noqB_
opufr'rHarbHa
n, 6escolruess.a,vpesruvafiao arrya-:rbHa,
T.(. aMeHHO
srOTSrorgu.rqecp4i $arrop
oKa3brBaer
BJrurHge.
Ha MHornenpoueccbrB gKocHcreMax
(rervraufirc pacreHufi,ce3oHEyro
u
MHororerHloloAl'lHaMI4Ky
soo* u lrl'lttpo6orrenosa).
O6sop ,rr.rreparypor
ex.nrovaer6orbmoe KornqecrBo
neqarHbrxH 14HrepHer-!r3,qanufi.
Brrno;rrieno6op npllpnSer,rxycjroBr.rr:r
paiiosa sccteAoaaHuii
(reo'rornvecroro crpoeHHE'reouop$ojrorr,rr,r.
rlrApojrofarr,pacrlrrenbHocrr), oco6oeBHr.rMaHr{e
vrereHo
xapaKrepucrlrKexnr'rMara,Qusl. ro-xlrnruvecnHtceolicre floqBtl rroqBeHHol.o
3ooueHo3a.
.flolHocrrrc !r HcqepnblBaroue
h3,Io)r{eHa
Merorr{KaBbrno'HeHur3Kcnep'MeHTa
no u3MeperrH]o
TeMneparypblnoacrliJlKIl,CXeMagfiCfiep MeHTa( la"lOxteHHe
repMoMerpoBHacrcloHaxnporKBonoroxHoi
3Kcno3l-Iullu
B Hecl(onbKl4x
]lotcax H ropnnr paironar) oSocHoaanaH HeBbr3brBaer
c oiilueuuit.Vpuua
Maxafi:roeHacaMocrorrenbHou nor EayrrHbrM
pyKoBo.{crBoM
BbrfrorHH.r.ra
K3MepeHr{r
reMneparypbr3a
n'ec*orbro ce3.HoB' npoBe-,'ra
crarHcrHvccKVroo6pa60rry pesy.rrbra.ToB.
Orver un'ocrpupoean
pl4cyHKaMH,
cxeMaMH
r.r AHarpaMMaMn,
(orop6re [o.]rHocrbrourpaxanT noJtyqeHHbre
pe3yJlbrarbr.
BHgoau nortnocrblocoorBercrBylor rocraBjreHHbrM
3a_aaqaM.
K rercry pa6orrt ec'o HeKoropble3aMeqanur.B r&rsnefiureru
!{yxHo c ocropox'ocrbro noaxoa'Tb
r nu60py HHTepHgr-acro{Hlrxog.
K coxargHr{rc.HeBCeMMO}rqO,acnepars
(nanpuMep,ToqHoHe
3acty)IGBasr,{oBepr{r3ne(TpoHlslripec1,pc,cair http:,ftibin1,-lanC.ru,
xoroplrfi y"rnepxgasr.qro
--=-_-i"fi
I
{tyrrlei-ibsPaMsaffr.rMegTnepeBs-{.E_rr*
rypHcTils }*ncnopfiaK, a yE{ejibe feorpa$oB - nepe*; Cenepnrrfi
{opropp}}. c. 1Srexc':"apa6r:.ru}
'
B I{eJIoM,
pa6ora H.M. Illra6porcrofi <netHa.x4nuaMnKareMrreparypbrB ropHhrx
noqnaxX'6lrfl
Ha npHMeperoprr Byarrep.roppD npeAcraBJrrgr
co6oii snoaHe!o6porlroe HccJre,qoBagge,
Bbrnomtegpoe
HaKoppercrHofi
MsroAorrorurrtecxoii
ocHoBea nojteBbrxMarepuaJrax.
Brrroqrr o6ocfioaaHHa rcHo
lr3;roxeHbt.flo reue ncclegonaxur ony6lnxoeanlr 2 fieqarHlre pa6orbr, t,tpe3yJrlTarbr
AoJroxeH6rHa
HalAHbIxttouQepeaUrlax.
floly.reNuue AaHHbre
r.tMerorHecoMHeHHyro
qeHHocrb.qn Hay*n, n ux
neo6xo.{svoorSr6aaroaarr n orxptrrofi nevarn.
Bltnycrnar xea,rusnxaultoHna;paSora(lrarHcrepcxagruccepraulrr)
3acryxuBagr orJrE.{HoE
OUEHKI4,
I
a cTyIeHTHe
tqpoilIrcbr*)
IIIraSpoBcKafiHplrna Msxafironna
i
{ t}a un;rua. HM-a-CITrrecTBo}
n pr.rcBoeHHff.STf risH pr { KBAjrr.r*}Hiiff ur{r,1 MAr-i':cTp&
no HanllasneHrrlo*s.*+ 06 Sxnrofr{, H
}
rTpr{poACIn0 jTb30Be$r{*.
PeueHseHr
H.E
__.licporeBa
(ffo,Ini{cs}
{ {}aM Hi${fl . [L],r{. oTqecTBO}
c"H.C..nai5,
ti:r*pbr t,l paCTIfTei:ibHbtxpeCypc03
fiAET'ii KtsrI"J
PAH
M N
{ 3asHlIael{A-E
r ft;y.,Fid-r d6"
t-'
v t
^
/ "4f
Fi{,
/u-&{tt
',/
* - l
F
{{tra
I
).1
k- l-l Y
o*
,,P
I tF\
'sa /,f
/-#t
F-*--##i
\'N.{rH
x i41+}T't'r--f+p
JO,]}Kr{OCTb }
{
OT3hIB
HA BbINYCKHYIO KBAil4OI4KAIII4OHHYIO PABOTY
(MAf I4CTEPCKyIO,UI4CCEPTAIII4IO
)
Illra6poacrcotrIlpnurr Muxafi.nonnu
BHnycxHaerealuQrxaqrlonrar pa6ora(rr.rarncrepcrargaccepraqrax)HareMy <cIlernsq
rcMrreperypbrB r-oprrbrxnorrBaxXn6nx na flpnMepefopbr ByAbffBpsopp)
ARIraMrrKa
ManncrepcraxAl{cceprarlrroHHar
pa6ota ?Ipuutt MHxafinosHulllra6poncroi BErnoJrHeHa
Ha nportxeHl'I .qByxner, BKJrIoqaJr
3KCne.qlrqr.oHHue
pa6oru B noJreBbre
ce3oHbr2016 n2017 r.r.,
r'r sBJrrercr rrpoAoJrxeHr.reMee 6axananpcnoft 4uccepraqurr, 3arruuleHHofi S 2016
ro.qy. ?ro
no3BoJrr.rJro
Zpuae MuxaftloBHe B Manicrepcrofi .qaccepraquu o6o6qutr AaHHErerlo noKa3arerrM
u nI4HaMI'IKe
TeMnepaTyphl
B [oIcTI4JII(aXpa3rrBrxfopHo-pacrrrTeJrbHBrx
norcoB l.t cr<JroHon
pasuofi
?Kc[o3I4utI{HecKoJIbKr'Ix
xu6nncrux rop,, a raKxe rrprlcryflrrb K HaTIoJIHeH]Iro
6a:rr ,uausrtx no
TeMnepar)?eIIoqB 3a[onspHBlx mpHEIx cncreu (ua
<flacano).
4pHMepeXra6un u 3anoBe.qHr,rKa
Lrpuua Mnxafi.noaHa yqacrBoBara Bo Bcex sranax pa6o.ru or HaqrpofiKr4
nporpaMMl'IpyeMbrx
repMo.{arql4KoB
Ha KOMIIB}OTepe
rr rx ycraHoBKr,r
B fopHbrx ?Kocr{creMaxao
o6c'Iera u crarl'Icrl{qecKorocpaBHeHr{rfloryqeuHbrxnoragauufi. ux rpa$nuecro fi B1g.yarv3a1111u.
aHaJII'I3a
I'r nHTepnperarlr'ru.Vpoeear upanrnuecrofi noAroroBKr{ Marucrpanra nogsorrer efi
BSInOJrHflTh
BCe9Tan6II'rCCJIeAOBar{Il,l
reMneparypEom pexnMa IIoqB floJrHocrblo caMocrorreJl6Ho.
3rorrly cnoco6crnyror E [I,rvH6Ie KaqecrBa ]Ipunu MuxarirosHH: opraHr.r3oBaHHocrb,
arKyparHocrb a pa6ore, urxrl arraBuocr;, r{ccneAoBarerrrcxufinurepec.
Peryllrarrt,
fiorryqeHHblenpu fioAroroB(e Mar[crepcKofi gaccepraquu, o3ByqeH6rklpuuoit
Muxai'noaHofi Ha HecKoJrBKItx
reMarLrqecKr.rxronQepeHrlr.rsxu orry6ruronanhr B rByx [eqargbrx
pa6or:ax. BeAercr pa6ora no [oAroroBre nay*rofi crarBr.r
.qr{ perleH3gpyeMoroxypHaJra n3
cnucxaBAK.
B raqecree 3aMeqaHl{torMetlaroneo6xoAuuocrr 6onrurefi pa6orn c arreparypoft - KaKc
KJIacclgecKI4MH
Tpy.UaMHno reorpaQuu fi [ovBoBe.qeglrlo,TaK ,r c Ha]^rH6rMxcrarbrMl,t,
ocBerualourHMr'r
coBpeMeHHbre
MeroAbrr.r3yqeHr.rr
reMfieparypHoropexr{ManoqB.
floArgepNAalo, gro BblrrycKHar raanrQtrxaql{ouHarr pa6ora (rr.rarucrepcKar
Anccepraur{r.)
llpr'rnu Mrxainoana lllra6porcxofi grmornera B coorBercrBrir[ c 3aaaur.reM,
B roJrHoMo6relre,
xaparreprcyer MamcrpaaTa xar
r,IccJleaoBareJlt,cnoco6noro K caMocrorrerbHoMy pe[regqro
r{ocraBJreHHr'rx
3a'aq. H sacJryi*HBaer orre'rc'
o ltr'fi#
/Fp
----_--]
a MafHcTpaHT
05.04.069KoJlorf,r n
nprrcBoeurrs
crerrenn(xoanuQnlceurr) uarrcrpo no rntrpaBJref,nrc
np[poaononb3oBrHf,e.
Perouenryro l,lpane Mlo<afiloBHe npoAoiDrlrrb rrccneAoBarrnr rlo reMe uarucrepcrofi
Inccepraqr{H r parpa6mxe 6asu ,uannux rro reMrleparypHoMypexxMy noqn 3anoJltpHhlxropHhIX
3Kocr{creMB paMKaxobyqerurr B acn4parrrype u lroAroroBKrrranAlrAarcrofi Aficcepraur4r{.
3esxona?lprauaB arroponHa
{n$grutcr}
{{rar*rn"rrrm.HMfi" CIFfecrur} }
B.H.c.HnnSC OHI{ KHU PAH
K.6.n.,AorreHr,
pf .
"ga/8
{ralumeaexr&flgoJr}Knscrl}J
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Мурманский государственный технический университет»
Апатитский филиал
кафедра геоэкологии
МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ
по образовательной программе высшего образования –
программе магистратуры по направлению подготовки
05.04.06 «Прикладная геоэкология»
на тему: «Летняя динамика температуры в горных почвах Хибин
на примере горы Вудъяврчорр»
Выполнила: студентка 2 курса
очной формы обучения
И. М. Штабровская
Руководитель: ведущий научный сотрудник
ИППЭС ФИЦ КНЦ РАН,
кандидат биологических наук, доцент
И. В. Зенкова
Рецензент: старший научный сотрудник
лаборатории флоры и растительных
ресурсов ПАБСИ КНЦ РАН,
кандидат биологических наук
Н. Е. Королева
Допущен к защите
________________________
«_____» _________________ 2018 г.
Заведующий кафедрой геоэкологии,
чл.-корр. РАН, докт. биол. наук, профессор В. К. Жиров
Апатиты
2018
Содержание
Введение .................................................................................................................................... 4
Глава 1. Природные особенности Хибинского горного массива ....................................... 7
1.1. Географическое положение .............................................................................................. 7
1.2. Рельеф ................................................................................................................................. 9
1.3. Геология .......................................................................................................................... 10
1.4. Гидрология ....................................................................................................................... 12
1.5. Растительность и флора ................................................................................................. 15
1.6. Фауна ............................................................................................................................... 21
Глава 2. Климатические особенности Хибин ..................................................................... 24
2.1. Роль циркуляции атмосферы в климате Хибин ........................................................... 24
2.2. Влажность и осадки ........................................................................................................ 30
Глава 3. Почвы Хибинского горного массива ..................................................................... 34
3.1. Общие сведения о почвах .............................................................................................. 34
3.2. Тепловые свойства почвы ............................................................................................... 37
3.3. Водоудерживающая способность и влагоемкость почвы ........................................... 40
3.4. Температурный режим горных почв и степень его изученности в Хибинах ............ 41
3.5. Метод термохронов и их техническая характеристика ............................................... 44
Глава 4. Объекты и методы исследования ........................................................................... 47
4.1. Характеристика исследованной территории ............................................................... 47
4.2. Методы исследования ..................................................................................................... 49
4.2.1. Полевые методы ........................................................................................................... 49
4.2.2. Лабораторные методы .................................................................................................. 50
4.2.3. Математическая обработка и ГИС-картографирование данных ............................. 51
4.2.4. Привлеченные данные ................................................................................................. 53
Глава 5. Характеристика температуры горно-лесных и горно-тундровых подстилок горы
Вудъяврчорр в сезоны 2016-2017 годов ............................................................................... 55
5.1. Исследование температуры горно-тундровых подстилок на площадке Ботанического
цирка . ...................................................................................................................................... 55
5.1.1. Среднемесячные и среднелетние температуры подстилок ..................................... 55
5.1.2. Суммы положительных и эффективных температур ............................................... 60
5.2. Исследование температуры горно-лесных и горно-тундровых подстилок в ущелье
Скальное .................................................................................................................................. 65
2
5.2.1 Среднемесячные и среднелетние температуры горно-лесных подстилок на склонах
встречной экспозиции ............................................................................................................ 65
5.2.2 Суммы положительных и эффективных температур в горно-лесных подстилках
.................................................................................................................................................. 72
5.2.3 Среднемесячные и среднелетние температуры подстилок в высотных поясах ...... 76
5.2.4 Суммы положительных и эффективных температур в подстилках высотных поясов
.................................................................................................................................................. 83
5.3. Сравнение исследованных участков горно-тундрового и горно-лесного поясов горы
Вудъяврчорр ............................................................................................................................ 86
Выводы .................................................................................................................................... 93
Список литературы ................................................................................................................. 95
Приложение 1........................................................................................................................ 100
Приложение 2........................................................................................................................ 101
Приложение 3........................................................................................................................ 102
Приложение 4........................................................................................................................ 103
Приложение 5........................................................................................................................ 104
Приложение 6........................................................................................................................ 105
3
Введение
Температура почвы и амплитуда ее суточного хода являются важными
показателями, воздействующими на процессы, протекающие в почве (Дюкарев, 2012).
Температура является характеристикой интенсивности энергетических процессов,
например, таких как распределение поступающей солнечной радиации, транспирации и
конденсации влаги и потока тепла в почву.
Характер
показателем, так
распределения
как
температуры
температура
в
оказывает
верхнем
слое
является
влияние на скорость
важным
протекания
биологических, физико-химических, биохимических процессов в почвах, обуславливает
рост и развитие живых организмов и темпы их жизнедеятельности, и, в конечном итоге,
определяет распространение и разнообразие почвенной биоты, т.е. биоразнообразие почв.
Наибольшие колебания температуры и влажности наблюдаются в поверхностном слое
почвы - органогенном горизонте или подстилке, наиболее населенной биотой.
Актуальность исследования температурного режима горных почв объясняется:
1. Специфическими особенностями горного микроклимата, который отличается от
климата предгорных ландшафтов и определяет не только особенности развития и
функционирования горных почв и своеобразие их растительных, животных и микробных
сообществ, но и оказывает влияние на окружающие предгорные ландшафты.
2. Выраженной в горах вертикальной зональностью (высотной поясностью) в виде
смены от подножия к вершинам состава почвообразующих пород, типов почв и
растительного покрова, разнообразия и распределения фауны.
3. Индикаторной ролью температурного режима в комплексном мониторинге
глобальных климатических процессов.
В Мурманской области вертикальная зональность почв и растительности хорошо
изучена на примере Хибин (Мазыро,1936; Иванова, Колосов, 1937; Перов, 1965; Манаков,
Никонов, 1979; Манаков, Ушакова, 1991; Ушакова, 1999; Переверзев, 2010).
На
высокогорных
плато
встречаются
участки
лишайниковых
тундр
с
примитивными почвами. В верхних частях склонов сформировались горно-тундровые
иллювиально-гумусовые почвы. Для пояса тундровых кустарников и кустарничков
характерны горно-тундровые оподзоленные почвы. В лесной зоне почвы представлены
горно-подзолистыми иллювиально-гумусовыми, карликовыми подзолами и подбурами.
Изучение температуры почв Мурманской области проводилось ранее как в
зональных (Крючков, 1958; Яковлев, 1961), так горных экосистемах, в том числе в горных
почвах заповедника «Пасвик» (Карпова, 2013; Зенкова, 2013) и почвах разных высотных
4
поясов Хибинского горного массива (Шмакова и др., 2008; Зенкова, 2015). Этими
авторами было показано, что в горных условиях температурная динамика подстилок
сопряжена с изменением температуры более прогретого атмосферного воздуха и зависит
от факторов высотной поясности и экспозиции горных склонов. Подобные исследования
температуры
органогенных
горизонтов
в
высотном
градиенте
гор
ведутся
на
Приполярном Урале сотрудниками Института биологии Коми НЦ УрО РАН (Старцев,
Жангуров, Дымов, 2017). Как и в наших исследованиях, в работе почвоведов из Коми НЦ
используются измерительные приборы нового поколения - автономные программируемые
термодатчики – логгеры или термохроны.
В настоящую работу вошли результаты исследований, полученные автором в
полевые сезоны 2016 и 2017 годов на разных участках хибинской горы Вудъяврчорр.
Также для обобщения и выявления закономерностей температурной динамики горных
почв были привлечены данные исследований предыдущих лет (2013-2016), в том числе
полученные
автором
при
подготовке
выпускной
квалификационной
работы
(Штабровская, 2016). В частности, было выявлено, что летняя динамика температуры
подстилок всех горно-растительных поясов достоверно определялась динамикой
температуры более прогретого атмосферного воздуха, и высотные различия по
большинству исследованных показателей подстилок были резче выражены на склоне
западной экспозиции, чем на склоне южной экспозиции. Для данной работы были
выбраны участки со встречной экспозицией склонов при одинаковой высоте положения
над уровнем моря.
Цель работы состояла в исследовании температурных показателей наиболее
биологически активного органогенного горизонта (подстилки) горных почв Хибин с
учетом факторов высотной поясности почвенно-растительного покрова и экспозиции
горных склонов.
Решались следующие задачи:
1. Сравнительное исследование летней динамики температуры подстилок в
высотно-поясном градиенте природных факторов (высотная смена типов растительности,
почв и микроклимата) в пределах основных горно-растительных поясов Хибин –
горнолесного и горно-тундрового.
2. Сравнение температурных показателей в подстилках горных экосистем с разной
экспозицией.
3. Сопоставление полученных данных по летней динамике температуры горных
почв с метеоданными.
5
4. Обобщение результатов исследования температурных показателей в горных
почвах Хибин, полученных в предыдущие годы (с построением ГИС-карт).
Работа выполнена на базе Лаборатории наземных экосистем Института проблем
промышленной экологии Севера – Обособленного структурного подразделения ФИЦ
«Кольский НЦ РАН» в рамках темы НИР «Пространственно-временные закономерности
функционирования северотаежных лесов: природные и техногенные аспекты» (рег/номер
ЦИТИС 01201350346; рук. – зав. лаб., к.с.-х.н. Л. Г. Исаева) и является частью
многолетнего комплексного почвенно-зоологического проекта (рук. – к.б.н., доцент И. В.
Зенкова), нацеленного на оценку влияния абиотических факторов и температурного
режима на биологическое разнообразие и распределение почвенной фауны в заполярных
горных массивах.
Автор выражает благодарность научному руководителю – к.б.н., доценту И. В.
Зенковой за полезные советы и помощь в выполнении работы.
6
Глава 1 Природные особенности Хибинского горного массива
1.1. Географическое положение
Хибинский массив расположен на северо-западе европейской части России - в
Мурманской области, которая географически охватывает территорию Кольского п-ова и
часть материка. На западе область граничит с северными провинциями Норвегии (фюльке
Финнмарк) и Финляндии (ляни Лапи), на юге - по суше и через Кандалакшский залив
Белого моря - с Республикой Карелия, на востоке - через Горло Белого моря - с
Архангельской областью и по восточной части Белого моря - с Ненецким автономным
административным округом Архангельской области, а с севера и северо-востока
омывается незамерзающим Баренцевым морем (Кольская энциклопедия, 2008).
Рельеф области в целом отличается значительной пересеченностью, представляя
собой систему впадин и возвышенностей, образованных движением ледника. Наиболее
высокие горы, обычно называемые тундрами, расположены в центральной и западной
частях Мурманской области. Это средне- и низкогорные массивы: Хибинские,
Ловозерские, Кандалакшские, Колвицкие, Иолга- и Панские тундры. В материковой части
наиболее значительными по высоте являются Чуна- и Мончетундра, Волчья, Сальные,
Печенгские тундры (рис. 1.1). Многочисленны в Мурманской области и более низкие и
мелкие возвышенности и катены. Тундры обычно рассечены глубокими ущельями, имеют
сглаженные вершины и крутые, иногда обрывистые склоны (Кольская энциклопедия,
2008).
Рис. 1.1 Физическая карта Мурманской области с обозначением горных систем.
7
Хибинский массив расположен в центральной части Мурманской области, между
двумя крупнейшими в регионе, вытянутыми в меридиональном направлении, озерами
Имандра и Умбозеро (табл. 1.1). Площадь Хибин оценивается в 1300 км2, что составляет
0.89% от общей площади Мурманской области, равной 144.9 тыс. км2 (Атлас Мурманской
области, 1971).
Таблица 1.1 Крайние точки Хибинского горного массива
Горы
Северный Лявчорр
Коашкар
Айкуайвенчорр
Юмъечорр
°
°
°
67 52´57´´с.ш.
67 42´37´´с.ш. 67 36´04´´с.ш. 67°44´18´´с.ш.
Координаты
33°48´33´´в.д.
34°12´23´´в.д. 33°45´01´´в.д. 33°20´26´´в.д.
Высота над ур. м, м
787
575
1075
1097
Это заполярный массив, лежащий на 150 км севернее полярного круга, и в этом
расположении – его особенность. Другие горные массивы России крупнее и
сформированы в основном в восточных и южных районах. На востоке крупнейшими
являются: горный массив Камчатки с несколькими действующими вулканами вдоль
Тихоокеанского побережья, 1200-1400 м над ур. м.; горная цепь Алтая на юге Сибири,
4509 м; Саяны, 3491 м; на юге - Кавказ с высочайшими вершинами Главного хребта Эльбрусом (5642 м) и Казбеком (5033 м). Сходным с Хибинами по заполярному
расположению и высотным отметкам является Уральский хребет - естественная граница
европейской и азиатской части России. Он вытянут в широтном направлении более чем на
2000 км и географически подразделяется на Полярный (до 1472 м. над ур. м.),
Приполярный (1894 м), Северный (1569 м), Средний (1119 м) и Южный Урал (1640 м).
Важным отличием Хибинского горного массива от Уральского является его кольцевая
форма радиусом около 30 км с образованием внешнего кольца и внутреннего «ядра», что
определяет специфику движения воздушных масс, перераспределение холодных и теплых
воздушных потоков, особенности прогрева склонов разной экспозиции, а также различия
температурного режима на склонах сходной экспозиции гор наружного и внутреннего
кольца.
Среднегорность также является особенностью Хибин на фоне остальных более
высокогорных массивов РФ, так как определяет относительно «простую» высотную
поясность: до высоты 400-500 м над уровнем моря поднимается горно-лесной пояс; от 450
до 600 м – горно-лесотундровый или пояс березовых криволесий; от 600 до 900 м - горнотундровый пояс; свыше 900 м над уровнем моря пояс высокогорных гольцовых пустынь
(Кольская энциклопедия, 2008).
8
В общих чертах высотная поясность Хибин соответствует широтной ландшафтной
зональности Мурманской области, территория которой расположена в тундровой,
лесотундровой и северотаежной зонах и подзонах. Тундра тянется неширокой полосой по
берегу Баренцева моря и вдоль Горла Белого моря и занимает 20% территории области.
Лесная зона представлена подзонами лесотундры и северной тайги. Леса Мурманской
области произрастают на северном пределе распространения, который сформирован
березняками. На равнинной территории господствуют хвойные еловые и сосновые леса.
1.2. Рельеф Хибин
Хибины — это цепь приподнятых плато, которые расчленяются глубокими
ущельями и перевалами с многочисленными обрывами и цирками, поэтому рельеф Хибин
разделяется на два типа - среднегорный, с высотами до 1050 м, и равнинный (Экологоэкономическое обоснование, 1999). Массив включает 41 гору (Лысая, Ловчорр, Коашва,
Расвумчорр, Айкуайвенчорр, Вудъяврчорр, Тахтарвумчорр, Хибины, Кукисвумчорр,
Юкспорр, Суолайв, Апатитовая, Эвеслогчорр, Шобнюн, Нъюрпахк, Коашкар, Чиврнюн,
Рыпнецк, Восточный Партомчорр, Намуайв, Северный Суолуайв, Валлепахк, Северный
Лявочорр, Партомчорр, Лявочорр, Рисчорр, Касканюнчорр, Петрелиуса, Алявумчорр,
Юдычвумчорр, Юмьечорр, Куэльпорр, Палгасвуйчорр, Часначорр, Индивичвумчорр,
Путеличорр, Якимпахчорр, Манепакх, Хибинпахкчорр, Кудрявцева, Рабо), 3 хребта
(Китчепахк, Тахтарпорр, Поачвумчорр), 2 отрога (Рестинюн, Тверестинюн) и пик
Марченко (Атлас Мурманской области, 1971). Наряду с горой Юдычвумчорр
максимальные высотные отметки имеют вершины гор Часначорр - 1189 м над уровнем
моря и Путеличорр – 1111 м.
Склоны Хибин рассечены глубокими речными долинами U-образной формы,
которые образовались благодаря движению ледника. На платообразный вид вершин
повлияло поднятие определенной области земной коры в течение многофазного периода.
Их формирование продолжается и на сегодняшний день.
Характерными формами рельефа Хибин являются горные цирки и кары. Цирки это впадины, окруженные с трех сторон крутыми склонами, образовавшиеся в результате
разрушительной деятельности ледника. Кары – это естественные чашеобразные
углубления в привершинной части склонов гор, которые также были образованы
многолетней деятельностью ледника.
В Хибинском массиве существует простые и сложные типы ледниковых цирков.
Первый тип представлен цирками, которые располагаются практически во всех верховьях
9
рек. Сложный тип - это объединение простых горных цирков в общую систему. Например,
цирк в речной долине Юкспорийок, который носит название Подъемный. Также сложные
цирки расположены в верховьях рек Малая Белая, Расвумийок, Вуоннемийок, Тулийок и
Петрилиуса.
Еще одной интересной разновидностью рельефной формы в Хибинском массиве
являются открытые трещины – ущелья, именуемые перевалами. Эти горные образования
тянутся вдоль водоразделов на сотни метров, пересекая плато гор и отроги. Ущелье
Рамзая имеет перевал для туристов Юкспорлак, а ущелье Географов - перевал Северный
Чоргорр (Электронный ресурс: http://hibiny-land.ru ).
1.3. Геология
Хибинский щелочной массив представляет собой одну из сложных многофазных
интрузий центрального типа. Он расположен на контакте протерозойских пород свиты
Варзуга-Имандра и архейского гнейсового комплекса, а также в зоне главного
поперечного разлома Кольского полуострова, проходящего по линии река Кола – река
Нива (Лаврова, 1960). Возраст Хибинской интрузии по данным гелиево-свинцового
метода определен как карбоновый и составляет 290 ±10 миллионов лет (Комлев др., 1961)
(рис. 1.2).
По выражению академика А. Е. Ферсмана, Хибинские тундры – это природный
минералогический музей, здесь найдены 500 видов минералов, десятки которых имеют
практическую ценность. Своеобразие геохимии Хибинского массива ведет к накоплению
редких минералов и создает месторождения совершенно новых полезных ископаемых
(апатит, саамит, нефелин, лопарит, ловчоррит, сфен, эвдиалит, эгирин и другие).
Полезные
ископаемые
массива,
будучи
генетически
связанными
с
породами
определенных интрузивных форм, своим специфическим минеральным составом
подчеркивают ряд геохимических и геологических закономерностей. А. Е. Ферсман в
своих многочисленных работах неоднократно отмечал дуговое концентрическое строение
Хибинского массива, считая это одной из интереснейших закономерностей его
геологического строения. Помимо смены петрографических особенностей горных пород,
он указывал на сохранение той же закономерности в концентрации и рассеянии
химических элементов (Ферсман, 1941).
10
Рис. 1.2 Геологическое строение Хибинского и Ловозерского массивов
(Эколого-экономическое обоснование, 1999).
На территории Хибинского массива расположены крупнейшие месторождения
апатит-нефелиновых руд. B настоящее время функционируют следующие освающие эти
месторождения рудники: Объединѐнный Кировский (месторождения Кукисвумчорр и
Юкспор), Расвумчоррский (месторождения Апатитовый цирк и плато Расвумчорр,
Восточный (месторождения Коашва и Ньоркпахк) и недавно открытый - Олений ручей
(месторождение Коашва). Добыча полезных ископаемых ведется как подземным, так и
открытым способом.
Неоднородность почвообразующих пород Хибинского горного массива является
важным
фактором
дифференциации
почвенного
покрова.
Проведенные
ранее
исследования (Иванова, 1937; Никонов, 1987; Владыченский, 2004) выявили особенности
почвообразования на породах разного происхождения. Отмечено наличие в Хибинах почв
без осветленного горизонта, сформировавшихся на элюво-делювии нефелиновых
11
сиенитов и диагностированных как скрытоподзолистые иллювиально -гумусовые почвы.
В то же время, описаны иллювиально-гумусовые подзолы на моренных отложениях с
четко выраженным подзолистым горизонтом, характерные для лесного пояса Хибин
(Переверзев, 2010).
1.4. Гидрология
Высокая сумма осадков при сравнительно малом испарении и наличии скальных
или образованных мореной водоупоров обуславливают существование в Хибинах
большого количества рек, ручьев, озер и болот. Притоки главных рек – малые реки –
зарождаются на высотах 500-700 метров и представляют собой стремительные потоки,
течение которых часто прерывается водопадами высотой до 3-5 метров. По режиму стока
речную сеть Хибин можно разделить на постоянную и сезонную. Все главные реки
являются постоянными, их притоки - сезонными, зимний сток в них отсутствует.
По классификации Б.Д. Зайкова реки Хибин относятся к Восточно-Европейскому
типу: наибольшая часть их стока (70-80%) приходится на весенний снеговой сток, а доли
дождевого стока и грунтового питания составляют по 10-15% (Мягков, 1986).
Сезонные реки по длине составляют больше половины речной сети района. Это
такие реки, как Подъемная, Гакмана, Поачвумйок, Тахтарвумйок и большинство мелких
рек. Для них характерны резкое изменение режима и большая зависимость от
атмосферных осадков. Эти реки живут с момента таяния снегов, а при интенсивном
таянии превращаются в грохочущие горные потоки, сносящие на своем пути мосты и
другие сооружения. К концу лета небольшие реки иногда совсем высыхают.
Температурный режим рек непостоянный и зависит в основном от температуры
воздуха: весной и осенью близок к 0°С, редко превышает +2°С. Особенности химического
состава вод Хибинского массива определены химическим составом нефелиносиенитовых
пород, слагающих массив. Это в основном воды гидрокарбонатно-натриевые с
повышенным содержанием кремния.
Термический режим озер тесно связан с температурой воды во впадающих реках.
Поскольку основным источником их питания служит снеготаяние, сезонные изменения
температуры в больших озерах невелики. Например, на Умбозере в некоторые годы
температура воды не поднимается выше +10 °С. На мелководьях и в слабо проточных
озерах прогрев воды солнцем поднимает ее температуру иногда до 15-20 °С. Уже в
августе озера начинают быстро терять тепло, а через 5-7 дней после перехода средней
суточной температуры через 0 °С, обычно в начале октября, на них начинает
12
образовываться лед. Продолжительность ледостава составляет 200-250 дней, толща льда к
концу зимы - 50-100 см (Эколого-экономическое обоснование, 1999).
С двух сторон Хибины окружены большими озерами - Умбозеро и Имандра;
внутри же гор свыше 30 более мелких озер. Имандра и Умбозеро занимают котловины
тектонического происхождения. Самым глубоким является Умбозеро - 115 м, глубина
Имандры - до 67 м. Другие озера по своим размерам меньше. Например, Большой
Вудъявр имеет площадь 3,24 км2, объем воды 64 млн. м3, максимальную глубину 38,6 м.
Наиболее значительные озера Хибинского горного массива - Большой Вудъявр и
Малый Вудъявр. Озеро Большой Вудъявр образовано в южной окраине Хибин; на его
берегу расположен город Кировск. В озеро впадают две большие реки: Вудъявриок и
Юкспориок, а вытекает река Белая. Площадь бассейна озера составляет 120 км 2, площадь
поверхности - 3,25 км2. Озеро, как и все другие озера Хибин, неглубокое – в среднем 10,5
м, максимальная глубина 37 м (https://eco-apatity.jimdo.com).
Режим Хибинских озер определяется режимом питающих их рек. Весенний подъем
уровня на озерах начинается через несколько дней после пика талого стока на малых
реках, обычно - в середине июня. Интенсивность подъема и годовая амплитуда изменений
уровня зависят от степени проточности озера. В среднем высота подъема уровня
постоянных озер в период половодья составляет 0,4-0,7 м. Летом их уровень медленно
понижается; на фоне снижения часто возникают нечеткие и небольшие подъемы,
вызванные дождевыми паводками. В зимний период наблюдается понижение уровня озер,
когда сток из них продолжается, а приток падает в результате истощения запасов воды в
питающих их бассейнах. Уровень некоторых озер может снизиться за зиму на несколько
метров; в такую пору из них происходит только подрусловой сток. Мелкие озера,
например, оз. Сентисъявр, иссякают полностью; покрывший их в начале зимы лед садится
на дно.
Хибинский горный массив относиться к Балтийскому гидрологическому массиву,
который характеризуется широким развитием поровых грунтовых вод в четвертичных
отложениях, трещинных грунтовых вод в зоне выветривания кристаллических пород и
трещинно-жильных напорных вод тектонических трещин на глубине. Для всех типов вод
характерны низкая температура и минерализация.
Основными факторами, определяющими гидрогеологические условия, являются:
1) обособленное, резко возвышающееся над окружающей равниной, положение массива;
2) сильно расчлененный рельеф и глубоко врезанная речная сеть в пределах массива;
3) близкое взаимоположение областей питания и разгрузки подземных вод;
13
4) влажный климат с высоким количеством атмосферных осадков и малым испарением;
5) хорошая обнаженность кристаллических пород и развитая трещинная тектоника;
6) большая мощность четвертичных отложений в депрессиях кристаллического
фундамента.
Сведения о подземных водах приводятся по данным наблюдений Г.Я. Корякова
(1965) и сотрудников географического факультета МГУ. Питание подземных вод
происходит в основном за счет осадков и конденсации влаги на каменистых поверхностях
во время туманов. Выделяются следующие гидрогеологические области:
- область возвышенностей и плато, где коренные породы сильно разбиты
трещинами и покрыты тонким слоем рыхлого обломочного материала; это основная
область питания подземных вод;
- область коренных горных склонов, где также происходит инфильтрация
поверхностных вод, но по крайней мере временами - при обильном снеготаянии, осадках могут возникать источники трещинных вод; в зимнее время эти источники проявляются
наледями, порой причудливо расположенными чуть ли не на вертикальных скальных
стенах;
- область нижних участков склонов и дна долин, покрытых толстым, часто
водонепроницаемым слоем рыхлых отложений; в толще этих отложений скапливается
основной объем подземных вод, проявляющихся в виде постоянных источников у
подножья склонов, а на дне долин - в виде непрерывного фонтанирования некоторых
буровых скважин (высота фонтанов - до 4-5 м).
Подземные воды Хибинского массива принадлежат к зоне свободного водообмена,
формирующегося под влиянием дренирующего воздействия речной сети и климатических
факторов. К этой зоне относятся как порово-пластовые воды, приуроченные к
четвертичным отложениям, так и трещинные (пластово-трещинные и трещинно-жильные)
воды кристаллических пород.
По условиям питания площадь массива можно разделить на три части:
1) области горно-вершинного яруса рельефа, являющиеся пограничными для
района работ и характеризующиеся благоприятными условиями питания трещинных и
трещинно-жильных вод за счет инфильтрации вод атмосферных осадков, или области
основного питания подземных вод;
2) области подчиненного питания трещинных и трещинно-жильных вод,
приуроченные к крутым, зачастую обрывистым склонам горно-склонового яруса рельефа,
14
где атмосферные осадки, не успевая просачиваться в трещины, быстро стекают в долины
в виде поверхностного стока;
3) области интенсивного питания вод четвертичных отложений долин и
приозерных низменностей за счет атмосферных осадков, выпадающих непосредственно
на площади развития четвертичных отложений, поверхностного стока со склонов гор и
подтока трещинных вод со стороны бортов и ложа кристаллических пород долин
(Мазухина, 2012).
1.5. Растительность и флора
«Растительность горного массива активно изучается с начала освоения Кольского
полуострова, но до сих пор нет единого мнения о структуре и составе наиболее крупных
единиц - растительных поясов. Б. А. Мишкин (1953) и Р. Н. Шляков (1961) выделяли в
Хибинах три горно-растительных пояса: лесной, берѐзовых криволесий и тундровый.
Мишкин называл пояс выше границы древесной растительности альпийским, а в пределах
горно-тундрового пояса выделял подпояса - нижний (кустарниковых и кустарничковых
тундр), средний (приснеговых лугов и лишайниковых тундр) и верхний (разреженных
кустарничково-лишайниковых тундр). У Шлякова (1961) пояс выше границы древесной
растительности носит название гольцового, что более соответствует структуре и составу
растительного покрова. М. Л. Раменская (1983) выше границы древесной растительности
(от 350‒400 м н.у.м.) выделяла в Хибинах горно-тундровый пояс, а на самых высоких
вершинах и плато – пояс горных арктических пустынь» - пишут Алексеенко Н.А.,
Королева Н.Е. и Волкова А.А. (с. 2). На высоких плато и склонах на высотах 850-1100 м
н.у.м. некоторые авторы выделяют пояс холодных гольцовых пустынь (Аврорин и др.,
1935).
По исследованиям Алексеенко Н.А., Королева Н.Е. и Волковой А.А. (2017) в
Хибинском горном массиве 27% площади приходится на берѐзовые редколесья и
криволесья, 20% на гольцовые пустыни, 19% на тундру, 13% на сосновые леса, 8% на
мелколиственно-хвойные и 7% на еловые леса; 1% занимают водные объекты, 5% антропогенно преобразованные территории (Алексеенко и др., 2017).
Горнолесной
пояс
(пояс
горно-таежных
лесов
и
березовых
криволесий)
располагается в нижних частях горных склонов, на моренных грядах, в речных и озерных
долинах. Верхняя граница лесного пояса неодинакова для склонов разной экспозиции,
наиболее высоко она поднимается на южных, защищенных от ветра, склонах (до 480 м
н.у.м.). На этих же склонах, но наветренных, граница проходит ниже - на высоте 350-400
15
м н.у.м., а на северных склонах она не поднимается выше 300-320 м н.у.м.
Исследованиями Алексеенко Н.А., Королева Н.Е. и Волковой А.А. (2017) выявлено, что в
субширотных долинах рек (например, в долине р. Малая Белая, ориентированной на
запад, и в долине р. Тульйок с общей экспозицией долины на восток) проявляется
«отепляющее» воздействие западного переноса воздушных масс, в результате которого на
слонах западной экспозиции граница леса поднимается выше, чем на восточных
(Алексеенко и др., 2017).
Горно-лесной пояс Хибин
Понижения в долинах рек и озер в горнолесном поясе заняты болотами,
преимущественно мезоэвтрофного питания. При определенных микроклиматических
условиях в межгорных долинах в пределах горнотундрового пояса развиваются долинные
кустарничковые сообщества.
Пояс хвойных лесов занимает днища долин, подножья склонов гор; граница
хвойных лесов в Хибинских тундрах не поднимается выше 480 м над уровнем моря. На
внешних склонах западной, северной, восточной экспозиции в нем преобладают сосновые
леса с примесью березы, иногда, ели, а на внутренних склонах и внешних склонах южной
и северо-восточной экспозиции - еловые и березово-еловые леса (Эколого-экономическое
обоснование, 1999).
По данным Королевой Н.Е. (2001) основная часть еловых и елово-березовых лесов
горнолесного пояса принадлежит к ассоциации Eu-Piceetum abietis, объединяющей
североевропейские бореальные леса на минеральных почвах. Иногда они составляют
верхнюю границу леса в районах распространения сосны. Древостой различной
сомкнутости - от 0.8 до 0.2-0.3, помимо Picea obovata (ель сибирская) обычны Betula
pubescens (берѐза пушистая), B. subarctica (берѐза плосколистная), которые иногда
количественно преобладают, а также Sorbus gorodkovii (рябина Городкова) и Alnus
kolaensis (ольха Кольская).
В подлеске обычен Juniperus sibirica (можжевельник сибирский), реже встречаются
Lonicera caerulea (жимолость голубая), Ribes acidum (смородина красная). В травянокустарничковом ярусе обычны: Vaccinium myrtillus (черника обыкновенная), Empetrum
hermaphroditum (водяника гермафродитная), Phyllodoce caerulea (филлодоце голубая),
Chamaepericlymenum suecicum (дѐрен шведский ), Linnaea borealis (линнея северная) и
Trientalis europaea (седмичник европейский ). Geranium sylvaticum (герань лесная),
Gymnocarpium linneanum (голокучник обыкновенный) более характерны для ельников на
16
нижних горных террасах, где местами доминируют в травяном ярусе (Экологоэкономическое обоснование, 2014).
Моховой покров хорошо развит, в нем преобладают плевроциевые и дикрановые
(Dicranum scoparium, D. majus) мхи, обычны Polytrichum commune (кукушкин лѐн
обыкновенный) и печеночники: Barbilophozia lycopodioides (барбилофозия плауновидная),
Obtusifolium obtusum (обтузифолиум тупой). Обычны, но не имеют большого покрытия
листоватые лишайники Peltigera aphthosa (пельтигера пупырчатая), P. canina (пельтигера
собачья), P. polydactyla (пельтигера многопальчатая), Nephroma arcticum (нефрома
арктическая).
Сосновые леса встречаются в северных предгорьях Хибин, по долине р. Тулийок.
Они образованы в основном Pinus friesiana (сосна Фриза) с примесью Betula pubescens
(береза пушистая) и Picea obovate (ель сибирская). Они могут быть отнесены к союзу
Phyllodoco-Vaccinion myrtilli Nordh. 1936, который объединяет лесные и тундровые
сообщества на олиготрофных местообитаниях в холодно-гумидных и горных районах
Северной Европы с преобладанием эрикоидных кустарничков Empetrum hermaphroditum
(водяника гермафродитная), Vaccinium uliginosum (голубика болотная), Phyllodoce
caerulea (филлодоце голубая) в травяно-кустарничковом ярусе (Эколого-экономическое
обоснование, 2014).
Травяно-кустарничковый ярус хорошо развит, в нем преобладают Vaccinium
myrtillus (черника обыкновенная), Empetrum nigrum (водяника черная), Vaccinium vitisidaea (брусника), обычны Avenella flexuosa (луговик извилистый), Pyrola rotundifolia
(грушанка круглолистная), Trientalis europaea (седмичник европейский ), Lycopodium
annotinum (плаун годичный ). Для мохово-лишайникового яруса характерна высокая
мозаичность, обычны Pleurozium schreberi (плевроциум), Polytrichum juniperinum
(политрихум можжевельниковидный), P. piliferum (политрихум волосоносный), реже
встречаются Hylocomium splendens (гилокомиум блестящий), Dicranum congestum
(дикранум скученный), D. scoparium (дикранум метловидный), Barbilophozia lycopodioides
(барбилофозия
плауновидная).
Лишайники
распространены
пятнами,
формируя
мозаичный аспект, это, в основном, представители рода Cladina - Cladina stellaris
(кладония звездчатая), C. rangiferina (кладония рангеферина), C. mitis (кладония мягкая),
C. uncialis (кладония дюймовая), реже - Peltigera aphthosa (пельтигера пупырчатая).
На высоте 260 до 350 м н.у.м. еловые и березово-еловые леса сменяются
березовыми криволесьями. Пояс березовых криволесий имеет извилистые границы, часто
17
распадается на отдельные пятна, чередующиеся с горно-тундровой растительностью. В
его пределах встречаются ивняки в долинах рек и ручьев и горно-луговые участки.
Вверх по склону возрастает участие Betula czerepanovii (береза Черепанова),
формируются
сообщества
Betula
czerepanovii-var.
варианта
данной
ассоциации.
Характерным для них является высокая роль лишайников р. Cladonia (кладония) и Cladina
(кладина), а также Flavocetraria (флавоцетрария) - F. nivalis (цетрария снежная), F.
cucullata (флавоцетрария клубочковая). В кустарничковом ярусе наиболее обычны
Empetrum hermaphroditum (водяника гермафродитная), Arctous alpina (толокнянка
альпийская), Arctostaphylos uva-ursi (толокнянка обыкновенная).
Горнолесные березняки с развитым травяно-кустарничковым и моховым ярусом
относятся к Betula czerepanovii-var (береза Черепанова). В подлеске обычны: Juniperus
communis (можжевельник обыкновенный), Betula nana (береза карликовая), Salix caprea
(ива козья), реже встречается Cotoneaster cinnabarinus (кизильник киноварно-красный). В
травяно-кустарничковом ярусе представлены те же виды, что и в расположенных ниже
елово-березовых
лесах:
преобладают
Empetrum
hermaphroditum
(водяника
гермафродитная), Vaccinium uliginosum (голубика обыкновенная), Phyllodoce caerulea
(филлодоце голубая), появляется из расположенных выше горнотундровых сообществ
Arctous alpina (толокнянка альпийская). В мохово-лишайниковом ярусе обычны
плевроциевые и дикрановые мхи, постоянно встречаются листоватые лишайники Peltigera
aphthosa (пельтигера пупырчатая), P. scabrosa (пельтигера шероховатая), Nephroma
arcticum (нефрома арктическая), а также лишайники родов Cladina (кладина) и Cladonia
(кладония) (Эколого-экономическое обоснование, 2014).
Горно-тундровый пояс
По данным Королевой Н.Е. (2001) начиная с 350-450 м н.у.м. и до 600-850 (900) м
н.у.м. на склонах и вершинах гор располагается горнотундровый пояс. Нижняя граница
тундрового пояса начинается неширокой полосой кустарниковых тундр, в которых
господствует карликовая береза. К участкам с устойчивым режимом увлажнения и к
подножиям
крутых
ерниковые
тундры.
склонов
приурочены
Значительная
часть
травяно-кустарничковые
пространства
занята
зеленомошные
кустарничково-
лишайниковыми тундрами. К типичным тундровым группировкам близки тундровые
ивняки, луговины и сообщества мест с поздно тающим снегом. Часто встречаются
обширные слабо задернованные и незадернованные каменистые пространства. На
платообразных вершинах гор разреженность растительного покрова достигает наивысшей
степени.
18
Наиболее обширные площади в нижнем и среднем подпоясах горнотундрового
пояса занимают сообщества союза Phyllodoco-Vaccinion myrtilli с ассоциациями
Arctostaphylo alpini-Empetretum hermaphroditi (Zinserling 1935), Phyllodoco-Vaccinietum
myrtilli Nordh. 1943, Empetro-Betuletum nanae Nordh. 1943 (Королева, 2001).
Кустарничковый
ярус
составляют:
Empetrum
hermaphroditum
(водяника
гермафродитная), Arctous alpina (толокнянка альпийская), Vaccinium uliginosum (голубика
болотная), V. myrtillus (черника обыкновенная), V. vitis-idaea (брусника), Betula nana
(береза карликовая) (если не образует выраженного кустарникового яруса), также обычны
Bartsia alpina (бартсия альпийская), Pedicularis lapponica (мытник лапландский ), Festuca
ovina (овсяница овечья), Carex bigelowii (осока Бигелоу).
Особенность сообществ ассоциации , по мнению, Королевой Н.Е. - хорошо
развитый мохово-лишайниковый покров, в основном, из Pleurzium schreberi (плевроциум
Шребера), Dicranum majus (дикранум большой), D. spadiceum (дикранум каштановый), D.
congestum (дикранум скученный), D. scoparium (дикранум метловидый), Rhytidium
rugosum
(ритидий
морщинистый),
Aulacomnium
turgidum
(аулакомниум вздутый),
печеночников Ptilidium ciliare (птилидиум реснитчатый), Barbilophozia lycopodioides
(барбилофозия плауновидная), из лишайников наиболее часты Cetraria islandica (цетрария
исландская), Nephroma arcticum (неформа арктическая), а также виды рода Peltigera
(пельтигера) и Cladonia (кладония).
В травяно-кустарниковом ярусе преобладают Vaccinium myrtillus (черника
обыкновенная), V. uliginosum (голубика болотная), V. vitis-idaea (брусника), Phyllodoce
caerulea (филлодце голубая), Empetrum hermaphroditum (водяника гермафродитная),
Solidago lapponica (золотарник обыкновенный ), Avenella flexuosa (луговик извилистый ), в
мохово-лишайниковом
ярусе
преобладают
Kiaeria
starkei,
Pleurozium
schreberi
(плевроциум Шребера), Hylocomium splendens (гилокомиум блестящий), Dicranum
brevifolium (дикранум коротколистный), Cetraria islandica (цетрария исландская).
Постоянно встречаются лишайники рода Cladina - C. rangiferina (кладония рангеферина),
C. stellaris (кладония звездчатая), C uncialis (кладония дюймовая), C. mitis (кладония
мягкая) (Королева, 2001).
Мхи немногочисленны, в основном, это Polytrichum piliferum (политрихум
волосоносный), Racomitrium spp. (ракомитриум). Сосудистые растения также не играют
большой роли, в основном, это Carex bigelowii (осока Бигелоу), Festuca ovina (овсяница
овечья), Empetrum hermaphroditum (водяника гермафродитная), Vaccinium uliginosum
19
(голубика болотная), V. vitis-idaea (брусника), Loiseleuria procumbens (кальмия лежачая),
Silene acaulis (смолѐвка бесстебельная) (Королева, 2001).
Исследованиями Алексеенко Н.А., Королева Н.Е. и Волковой А.А. (2017)
выявлено, что пояса каменистых (гольцовых) пустынь и горных тундр по площади
превышают и березовые криволесья, и горные леса. Границы между поясами, нерезкие,
например,
фрагменты,
березовых
криволесий,
встречаются
в
благоприятных
местообитаниях в горно-тундровом поясе. Хвойные и хвойно-мелколиственные леса
распространены на склонах со средней крутизной около 8°, березовые редколесья и
криволесья встречаются и при более значительной крутизне в 15-35° (Алексеенко и др.,
2017).
В настоящее время растительность Хибин сильно изменена и местами полностью
уничтожена деятельностью человека в результате горной добычи, пожаров, вырубки
лесов, рекреационной активности. Техногенно- и антропогенно-нарушенные территории
преобладают в горнолесном поясе, и их доля составляет 5%, что сопоставимо, например, с
долей еловых лесов в Хибинах.
1.6. Фауна.
Первые научные данные по фауне насекомых Хибинского горного массива были
получены с 1861 по 1913 финскими и шведскими энтомологами: K. E. Inberg, J. Sahlberg,
R. Envald, K. Edgren, J. Palmén, B. Poppius, R. Fray и W. Hellen (Rantala, 2010; Shabalina,
2011). Эти сведения были обобщены в монографиях Б. Поппиуса и К. Линдрота (Poppius,
1905; Lindroth, 1992).
Фауна наземных беспозвоночных Хибинского горного массива была детально
исследована в 30-е годы еще прошлого века участниками зоогеографического отряда
комплексной научной экспедиции Академии наук, которую возглавлял В. Ю. Фридолин.
В его монографии «Животно-растительное сообщество горной страны Хибин» (1936)
содержаться упоминания дождевых червях, моллюсках и многих видах насекомых из
разных отрядов: стрекозы, двукрылые (комары, слепни, оводы, мухи), саранчовые,
равнокрылые (цикадки, листоблошки, червецы), перепончаткрылые (шмели, пилильщики,
муравьи),
клопы,
чешуекрылые,
жесткокрылые
(листоеды,
долгоносики,
усачи,
пилюльщики, щелкуны, стафилиниды, жужелицы и др.).
В дальнейшем в Хибинах были выполнены работы по жесткокрылым (Новиков,
1958; Россолимо, 1989, 1994) и дождевым червям (Перель, 1979; Рыбалов, 2006).
20
Было обнаружено четыре вида дождевых червей при доминировании Lumbricus
rubellus Hoffm., численность которого в отдельных горных местообитаниях достигала
нетипичных для зональных почв показателей – 130 экз./м2. Было описано 17 видов
жужелиц (Carabidae), 15 видов стафилинид (Staphylinidae), 1 вид мягкотелок (Cantharidae),
по 2 вида щелкунов (Elateridae) и долгоносиков (Curculionidae). Для массовых видов
жесткокрылых была проанализирована связь пространственного распределения и
предпочитаемых температур и установлена корреляция распределения большинства видов
с высотным градиентом температуры. Показано, что к наиболее высокогорным поясам
Хибин приурочены типично северные виды – жужелица Curtonotus alpinus Paykull
(Carabidae) и стафилин Lathrobium poljarnis Coiffait (Staphylinidae).
С
2008
года
проводятся
регулярные
исследования
почвенной
фауны
беспозвоночных животных Хибинского горного массива сотрудниками Института
проблем промышленной экологии Севера ФИЦ «Кольский Научный Центр РАН»
совместно со специалистами из других НИИ РАН (Зенкова и др., 2009, 2011б, в;
Пожарская, 2012; Zenkova, Rapoport, 2014). За этот период идентифицировано более 400
видов беспозвоночных, в том числе 6 видов дождевых червей, 5 видов моллюсков, 2 вида
многоножек, более 140 видов пауков, в числе последних – 1 аркто-альпийский и 3 арктобореальных вида, среди которых паук Arctobius agelenoidesа, чрезвычайно редкий для
Фенноскандии. паукообразных.
Выявлены беспозвоночные 21 таксономической группы (семейства, отряды): от 13
до 17 в разных горно-растительных поясах. Показано, что представители 10 таксонов:
энхитреиды, пауки, многоножки, двукрылые, мягкотелки, жужелицы, стафилины,
щелкуны, долгоносики, червецы – населяют почвы всех поясов Хибин. Еще пять групп:
нематоды, дождевые черви, моллюски, чешуекрылые и муравьи – встречаются во всех
поясах, кроме пояса гольцовых пустынь. Фауна беспозвоночных в подстилках зональных
ельников и сосняков Мурманской область насчитывает не менее 30 таксонов. Горные леса
(ЕР и БК) уступают зональным по разнообразию насекомых разных трофических групп
(табл. 1.2) (Зенкова и др., 2011).
21
Таблица 1.2 Численность (экз./м2) и обилие (%) крупных таксономических категорий
беспозвоночных в горных и зональных почвах Мурманской области (по Зенковой и др.,
2011)
Примечание: ЕР – горный ельник, БК – горное березовое криволесье, ТК – горная тундра
кустарничковая, ТЛК – высокогорная тундра лишайниковая кустарничковая, Е1- Е5 –
зональные ельники Мурманской области, С1 – С5 – зональные сосняки
От зональной тундры Мурманской области горные тундры Хибин, напортив,
отличаются более высокими показателями численности и разнообразия почвенной фауны,
сопоставимыми с зональной тайгой. Это объясняется положением массива в подзоне
северной тайги, расположением самих горных тундр на относительно небольших высотах
и более мягкими климатическими условиями в высокогорных поясах Хибин по сравнению
с зональной тундрой. О мягкости горного климата свидетельствует «таежный облик»
фауны жесткокрылых и пауков, и массовое проникновение лесных видов в пояса горной
лесотундры и тундры. Именно к поясам горной лесотундры и тундры приурочено
наибольшее разнообразие жесткокрылых – жужелиц и щелкунов (рис. 1.3) (Зенкова и др.,
2011).
22
Рис. 1.3 Соотношение таксонов по уровню численности беспозвоночных (%) в горных
(ЕР–ТЛК) и зональных (Е1–Е4, С1–С4) биоценозах северотаежной подзоны Мурманской
обл. Уровень численности, экз./м2: 1 – более 100, 2 – 10–100, 3 – 1–10, 4 – менее 1.
В фауне Хибин представлено 30 видов млекопитающих, 138 видов птиц, 2 вида
пресмыкающихся, 1 вид земноводных. Специфика фауны наземных позвоночных
рассматриваемой территории обусловлена как естественными, так и антропогенными
причинами и в основном, носит мозаичный и очаговый характер распространения
(Эколого-экономическое обоснование, 2014).
23
Глава 2 Климатические особенности Хибин
2.1 Роль циркуляции атмосферы в климате Хибин и температурные особенности
Роль циркуляции атмосферы в климате Хибин проявляется в значительном
отепляющем воздействии Атлантики. В зимний сезон движение циклонов направлено в
основном к востоку, их траектории проходят над Норвежским и Баренцевым морями.
Благодаря приносу теплого воздуха зимой в Мурманской области преобладает
сравнительно слабоморозная погода. Однако часто теплые воздушные массы сменяются
холодными, которые могут поступать из Сибири по южной периферии антициклонов и
северо-западной периферии циклонов. Если при этом воздух проходит над Баренцевым
морем, он успевает прогреться и не приносит значительного понижения температуры в
регион.
В июне-августе интенсивность циклонической деятельности над Северной
Атлантикой снижается; приходящие отсюда циклоны отклоняются к югу, следовательно,
на область могут поступать сравнительно теплые и сухие воздушные массы
континентального происхождения или морские воздушные течения, испытавшие
температурную трансформацию над ее континентальной частью (Мягков, 1986).
Прохладную погоду приносят частые вторжения воздуха с Баренцева моря, еще
более прохладную – мощные вторжения воздушных масс из Арктики. Экстремальные
погодные условия в Хибинах отмечаются при определенных нарушениях атмосферной
циркуляции. Летом наиболее теплые условия возникают при усилении выноса на
полуостров континентальных воздушных масс с юга, а наиболее холодные – при
устойчивой адвекции с севера, когда атлантические циклоны, проходя чередой южнее
полуострова, препятствуют проникновению сюда теплых континентальных воздушных
масс. В переходные сезоны атмосферная циркуляция над полуостровом менее устойчива:
осенью преобладают воздушные массы атлантического, весной – арктического
происхождения (Мягков, 1986).
Климатические условия района в значительной степени связаны с рельефом и, в
особенности, с высотой местности над уровнем моря. Хибинский горный массив с
высотами до 1000 и более м над уровнем моря характеризуется специфическим
высокогорным климатом, существенно отличающимся от соседних низменных районов и
долин. На фоне Мурманской области климат Хибин считается аномальным (Мазухина,
2012). Его характерными чертами являются: длительная (7-8 месяцев), но мягкая зима;
короткое прохладное лето; своеобразный световой режим (полярные ночь и день);
24
высокая облачность, которая резко снижает и без того незначительную радиацию; высокая
влажность воздуха и значительные скорости ветра (Рябцева, 1975).
По
климатическому
районированию
территории
Мурманской
области,
предложенному Б. А. Яковлевым (1961), Хибины выделяются в самостоятельный (один из
пяти) климатический район (рис. 2.1).
Рис. 2.1 Схема климатического районирования Мурманской области (по Б.А. Яковлеву,
1961). Районы: 1 – Кольский залив; 2 - Мурманское побережье; 3 – Центральный;
4 – Хибинский и Ловозерский горные массивы; 5 – Терское побережье Белого моря
и побережье Кандалакшского залива.
Хибинский массив является естественным препятствием на пути воздушных масс,
идущих от Атлантики, а также мощным конденсатором атмосферных осадков.
Вынужденное поднятие воздушных масс при обтекании массива резко изменяет
климатическую обстановку: с высотой понижается температура воздуха, удлиняется зима,
усиливается ветры, увеличивается облачность и количество атмосферных осадков.
Воздух в тропосфере нагревается от подстилающей поверхности. Температура
воздуха изменяется с высотой и в зависимости от атмосферного давления. Когда это
происходит без обмена тепла с окружающей средой, то такой процесс называется
адиабатическим. Поднимающийся воздух производит работу за счет внутренней энергии,
которая расходуется на преодоление внешнего сопротивления. Поэтому при поднятии
воздух охлаждается, а при опускании нагревается.
25
Адиабатические изменения температуры происходят по сухоадиабатическому и
влажно-адиабатическому законам. Соответственно различают и вертикальные градиенты
изменения температуры с высотой. Сухоадиабатический градиент - это изменение
температуры сухого или влажного ненасыщенного воздуха на каждые 100 метров
поднятия и опускания его на 1 °С, а влажно-адиабатический градиент - это понижение
температуры влажного насыщенного воздуха на каждые 100 м поднятия меньше чем на 1
°С.
По величине вертикального градиента температуры воздуха можно судить о
характере равновесия атмосферы - устойчивое или неустойчивое. При устойчивом
равновесии атмосферы массы воздуха не проявляют тенденции к вертикальным
перемещениям. В этом случае, если некоторый объем воздуха сместить вверх, то он
возвратится в первоначальное положение. Происходит это потому, что поднятый объем
воздуха, затратив внутреннюю энергию на свое расширение, при подъеме охлаждался на 1
°С на каждые 100 м (по сухоадиабатическому закону). Но так как вертикальный градиент
температуры окружающего воздуха меньше сухоадиабатического, то поднятый объем
воздуха на данной высоте имеет более низкую температуру, чем окружающий воздух.
Обладая большей плотностью в сравнении с плотностью окружающего воздуха, он
должен опускаться, пока не достигнет первоначального состояния (Электронный ресурс:
http://big-archive.ru ).
Температурный режим горных почв зависит от высотного положения гор,
экспозиции, крутизны и конфигурации склона, свойств почвы и растительности.
Главной
особенностью
светового
режима
Хибин
является
непрерывный
полуторамесячный полярный день, который начинается 10 мая. В течение весенне-летнего
сезона максимум солнечной радиации наблюдается в июне-июле, а к сентябрю снижается
в 2-3 раза (табл. 2.1).
В высокогорных районах, в отличие от окружающих низин, климат формируется
под воздействием циркуляционных и, в меньшей степени, радиационных условий. Он
тесно связан с режимом верхних слоев атмосферы, расположенных на уровне горного
района и с вертикальными воздушными потоками вдоль склонов гор и в свободной
атмосфере (табл. 2.2).
Сильно расчленѐнный рельеф Хибин обуславливает наличие в отдельных участках
специфического
микроклимата.
Наблюдается,
например,
разница
температур
в
зависимости от экспозиции склонов (табл. 2.3). Менее всего тепла и света получают
северные склоны гор Юкспорр, Вудъяврчорр, Расвумчорр.
26
Таблица 2.1 Продолжительность светлого времени в г. Кировск (по Шмаковой, 2008)
Дата
Начало
сумерек
30.04
10.05
20.05
30.05
10.06
20.06
30.06
10.07
20.07
30.07
10.08
20.08
30.08
10.09
20.09
30.09
10.10
1.46
СВН
СВН
СВН
СВН
СВН
СВН
СВН
СВН
СВН
1.31
2.49
3.43
4.33
5.12
5.48
6.22
Восход
солнца
Заход
солнца
Конец
сумерек
Продолжительность
дня
3.56
21.34
23.36
17.38
3.09
22.19
СВН
19.10
2.18
23.12
СВН
20.54
1.34
24.00
СВН
22.27
НГ
НГ
24.00
НГ
НГ
24.00
НГ
НГ
24.00
НГ
НГ
24.00
1.58
23.36
СВН
21.38
2.56
22.45
СВН
19.49
3.46
21.52
24.11
18.06
4.26
21.09
22.48
16.43
5.04
20.26
21.46
15.22
5.43
19.41
20.52
13.58
6.18
18.59
20.05
12.41
6.52
18.18
19.24
11.26
7.27
17.37
18.43
10.10
Примечание: НГ – солнце над горизонтом;
СВН – сумерки в ночь; прочерк – полярный день.
Длительность
светлого
времени
21.50
24.00
24.00
24.00
24.00
24.00
22.40
19.59
18.03
16.19
14.53
13.36
12.21
Таблица 2.2 Среднемесячная температура воздуха, °С (по Шмаковой, 2008)
Место наблюдений
Май Июнь Июль Август Сентябрь Октябрь
Центральная метеостанция
г. Юкспорр
- 2.9
-1.9
3.6
4.8
7.4
9.0
5.2
7.2
0.3
1.5
-5.2
- 4.1
Апатитовая гора
2.2
9.1
13.2
11.3
5.2
- 0.6
Кировск
2.6
9.8
13.2
10.5
5.8
- 0.3
Таблица 2.3 Приход суммарной радиации на открытую горизонтальную поверхность
и открытые склоны Хибин, ккал/см2 (по Шмаковой, 2008)
Поверхность
май июнь июль август сентябрь октябрь
Горизонтальная
10.9 12.9
12.2
8.2
4.1
1.8
Южный склон, 30°
12.1 13.4
12.9
9.9
5.4
2.8
Северный склон, 30°
7.3
10.2
9.0
5.2
2.4
1.2
Западный и восточный склоны, 30° 9.6
11.6
11.8
7.8
3.7
1.7
27
Наряду с высотой, большую роль в распределении температур играет положение в
рельефе, с которым связано явление температурных инверсий. Инверсии наблюдаются и в
ясные ночи, когда температура на горных склонах значительно выше, чем в нижележащих
депрессиях, что объясняется большим нагреванием крутых каменистых склонов. Большое
значение имеет скатывание холодных масс воздуха с вершин в долины. В ночные часы
солнце не освещает долины, но освещает и нагревает северные склоны гор. В результате
наблюдается необычное явление, когда северные склоны ночью оказываются более
нагретыми, чем понижения рельефа.
Зимой, в период преобладающего радиационного выхолаживания приземного слоя
воздуха, над окружающими предгорьями образуются инверсии. За счет высокой
повторяемости зимних приземных радиационных инверсий средняя температура зимних
месяцев в высокогорных районах мало отличается от той же температуры в долинах и
низинах. В наиболее холодные месяцы зимы, в январе и феврале, средняя температура в
высокогорных районах даже выше, чем в окружающих низменных районах (рис. 2.2)
(Яковлев, 1961).
Рис. 2.2 Даты переходя среднесуточной температуры воздуха через 0 °С (слева)
и через -5°С (справа) (по Атласу Мурманской области, 1971).
Летом и в переходные сезоны, т.е. в период прогревания воздушных масс в слое до
1000 м, формируются значительные вертикальные градиенты температуры. Поэтому лето,
весна и осень в горных районах значительно холоднее, чем в соседних предгорьях (рис.
2.3) (Яковлев, 1961).
28
Рис. 2.3 Даты переходя среднесуточной температуры воздуха через 0 °С (слева)
и через +5°С (справа) (по Атласу Мурманской области, 1971)
В период наиболее интенсивного выхолаживания - в январе и феврале - в горных
районах теплее, чем в низине, а в период наиболее интенсивного прогревания, в мае-июле,
на высотах значительно холоднее. Так, годовая амплитуда на Юкспорре на 6.7 °С меньше,
чем в Апатитах. Уменьшение годовой температуры на станции Юкспорр объясняется
холодным летом и относительно теплой зимой (табл. 2.4).
Таблица 2.4 Среднемесячная температура на метеостанциях «Апатиты» (136 м) и
«Юкспорр» (902 м) и их разность за 1936 – 1955 гг. (по Яковлеву, 1971).
Месяц
I
II
III
IV
V
XI
XII
«Апатиты» -13.0 -13.9 -10.3 -2.8 +3.3 +10.7 +13.9 +12.3 +6.6 +0.4 -4.4
-9.0
«Юкспорр» -12.6 -12.3 -11.6 -6.4 -2.2
Разность
-0.4
1.6
VI
VII
VIII
IX
X
+5.0
+8.8
+7.5 +2.2 -3.7 -7.3 -10.0
-1.3 -3.6 +5.5 +5.7
+5.1
+4.8 +4.6 +4.1 +2.9 +1.0
Летом соотношение аномалий температуры в горах и низинах становится
обратным. Отрицательные аномалии температуры формируются за счет адвекции
холодных масс воздуха на фоне циклонической погоды. Положительные аномалии
температуры в том же сезоне вызываются адвекцией теплых масс воздуха на фоне
преобладания антициклональной
погоды. В первом случае
среднее понижение
температуры с высотой увеличивается за счет преобладания циклонических процессов, а
во втором случае уменьшается за счет преобладания антициклональных ситуаций.
Поэтому в летнее время аномалия температуры того и другого знака увеличивается с
29
высотой. Изменчивость средней месячной температуры в горных районах значительно
меньше зимой, а летом, и особенно в переходные сезоны, больше, чем в соседних
долинах. При этом в долинах абсолютная величина изменчивости средней месячной
температуры испытывает в течение года большие колебания, чем в высокогорных
районах.
Не менее значительно сказывается влияние высоты горного района на величину
абсолютного максимума и минимума температуры. Зимой абсолютные минимумы
температуры в горах значительно ниже, чем в межгорных долинах. В горах абсолютные
минимумы связаны зимой только с адвекцией холодных масс арктического воздуха, а в
окружающих долинах также и с дополнительным радиационным выхолаживанием, во
время которых образуются инверсии температуры. В переходные сезоны величины
абсолютных минимумов внизу и наверху выравниваются. В июне и июле, т.е. в период
наиболее интенсивного прогревания воздуха, когда адвекция холода внизу несколько
смягчается радиационным прогревом и притоком тепла от почвы, абсолютные минимумы
в долинах становятся ниже, чем в горных районах. Абсолютные же максимумы
температуры с апреля по август заметно больше в низинах, чем в горных районах, так как
в
низинах
на
повышение
температуры
воздуха
сказывается
дополнительный
радиационный прогрев.
Разность абсолютных максимумов и минимумов температуры на станции Апатиты
характеризуется значительными колебаниями: от 28° в августе до 52° в феврале (Экологоэкономическое обоснование, 2014).
Таким
образом,
температурный
режим
Хибинского
горного
массива
характеризуется относительно более теплой и ровной зимой и относительно холодным, но
менее устойчивым летом.
2.2 Влажность и осадки
Относительная влажность в горном районе в течение всего года выше, чем в
окружающих равнинах (рис. 2.4).
30
Рис. 2.4 Средняя месячная относительная влажность в Хибинах (%)
(Эколого-экономическое обоснование, 2014).
Повышение относительной влажности связано в горах с вынужденным подъемом
воздуха вдоль склонов гор. При этом в процессе подъема относительная влажность
повышается за счет охлаждения воздуха. Высокая годовая относительная влажность,
схожая с Хибинами, возможна в Мурманской области только на побережье Белого моря.
Но летом, в период преобладания антициклональной погоды, влажность воздуха в горах
ниже, чем на побережье.
Высокогорные районы Мурманской области, расположенные выше среднего
уровня конденсации, большую часть года закрыты облаками, в которых относительная
влажность близка к 100 %. Дни с относительной влажностью 50%, хотя бы в один из
сроков в горных районах бывают значительно реже, чем на около горных равнинах (рис.
2.5). Однако, зимой, в период с наиболее высокой относительной влажностью, число
сухих дней в горах больше. Значительное повышение числа дней с относительной
влажностью <50 %, наблюдаемое зимой в горных районах (Юкспорр), объясняется
оседанием
вышележащих
слоев
воздуха
при
антициклональной
динамическими причинами (Эколого-экономическое обоснование, 2014).
31
погоде,
т.е.
Хибины
Апатиты
Юкспор
0
5
Весна
10
15
Число дней
Лето
20
Зима
25
30
35
Осень
Рис. 2.5 Среднее сезонное число дней с относительной влажностью воздуха ˂50 %
При антициклональной погоде высокогорные районы оказываются выше слоя
инверсии, под которым в низинах и долинах наблюдается высокая относительная
влажность. Выше слоя инверсии относительная влажность может сильно понижаться за
счет оседания вышележащих слоев воздуха, динамического сжатия и, вызванного этим,
повышения температуры. Летом же и весной значительное понижение относительной
влажности обусловлено радиационным прогревом, более значительным в низинах, чем в
горных районах. Поэтому, в низинах число дней с относительной влажностью <50 %
летом и весной значительно больше, чем в горах.
Вследствие вынужденного подъема влажного воздуха на наветренных склонах гор,
в горных и предгорных районах выпадают более значительные осадки, чем на равнинах и
низинах (рис. 2.6).
Рис. 2.6 Осадки, температура воздуха, направление и скорость ветра на территории
Мурманской области (по Атласу Мурманской области,1971).
Годовые суммы осадков в горных районах, по данным метеостанции «Юкспорр»,
превышают 900 мм, т.е. более чем в два раза в предгорьях и на равнинах (табл. 2.5).
32
Таблица 2.5 Среднее количество осадков в мм на станции «Юкспорр» (по Яковлеву, 1971).
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Год
59 50 50 66 63 85 73
113 130 96 95 74 1954
Средняя скорость ветра и повторяемость штормов в горных районах выше, чем в
низинах и долинах, и сильно зависит от структуры рельефа. По данным метеостанции
«Хибины-горная», средняя скорость ветра и повторяемость штормов в горах обычно того
же порядка, что и на Мурманском побережье. На станции «Юкспорр» повторяемость
штормов несколько меньше, чем на Мурманском побережье, но значительно больше, чем
в предгорьях. Максимальная скорость ветра достигает здесь 60 м/сек.
33
Глава 3 Почвы Хибинского горного массива
3.1 Общие сведения о почвах
Формирование почв на горных породах происходит под влиянием природных
условий. Основатель учения о почве – генетического почвоведения В. В. Докучаев
выделил следующие факторы почвообразования: почвообразующая (материнская) порода,
климат, рельеф, возраст территории и экосистемы, биологический фактор – деятельность
растений, животных и микроорганизмов. Все перечисленные факторы почвообразования
равнозначны. Это означает, что без любого из них почва не может образоваться. На
многообразие почв влияют факторы, которые по отдельности действуют неравномерно и
имеют разную интенсивность.
Первым этапом почвообразовательного процесса выступает заселение горных
пород микроорганизмами, низшими растениями и потребляющими их животными –
микробо- и микрофитофагами. Со временем под влиянием биологического и физических
факторов порода преобразуется в почву. Самая значительная роль в процессе
почвообразования принадлежит растениям. В тундровой зоне образование почвы
происходит при существенном участии мхов и лишайников. Метаболиты растений
участвуют в разрушении горных пород, в круговороте минеральных элементов,
обогащают почву органическим веществом. Они имеют огромное влияние на воздушную
систему почвы, теплообмен и уровень влаги.
Почвообразующие факторы и их распространение находятся в большой
зависимости от рельефа территории. При этом сильное влияние имеют экспозиция и
крутизна склонов, а также высота местности. Эти факторы оказывают влияние на
температурный режим почвы, выпадение на ее поверхность осадков и их распределение.
Почвообразование занимает длительное время, поэтому возраст территории
значительно влияет на формирование почвенного покрова. Особенно это касается
областей, предварительно подвергшихся процессам оледенения. К их числу относится и
территория Кольского полуострова, разные части которого в разное время освобождались
от отступавшего ледника, следовательно, возраст их почв также может быть
неодинаковым.
Согласно почвенно-географическому районированию СССР (Иванова и др., 1960),
территория Мурманской области относиться к двум почвенно-климатическим поясам.
Северная часть в пределах тундровой зоны и подзоны лесотундры входит в Полярный
(холодный) пояс, представляя собой Кольскую почвенную провинцию субарктической
зоны тундровых почв Евро-Азиатской полярной области. Центральная и южная части
34
территории относятся к Бореальному (умеренно-холодному) поясу и входят в КольскоКарельскую провинцию иллювиально-гумусовых подзолов северотаежной подзоны
Центральной таежно-лесной области. Подобное районирование справедливо и для
территории Северной Норвегии как части единого физико-географического пространства
в пределах Северной Фенноскандии.
Все многообразие типов и подтипов почв, сформировавшихся на территории
Северной Фенноскандии, может быть представлено в следующем виде (табл. 3.1). На
рыхлых и кристаллических породах сформировались альфегумусовые почвы на песчаных
породах разной степени гидроморфности, которые, наряду с торфяными почвами,
являются основой почвенного покрова региона (рис. 3.1). Другие типы почв занимают
ограниченные ареалы или входят в состав комбинации с основными типами почв
(Переверзев, 2013).
Таблица 3.1 Классификация почв Северной Фенноскандии на рыхлых и кристаллических
породах (Переверзев, 2013)
Отдел
Тип
Подбуры
Альфегумусовые
Подзолы
Торфяно-подзолы
Глеевые почвы
Глееземы
Подтип
Иллювиально-гумусовые
Оподзоленные
Иллювиально-железистые
Иллювиально-гумусовые
То же
Оруденелые
Типичные
Оподзоленные
Торфянно-глееземы
Органно-аккумулятивные
Литоземы
Криотурбированные почвы
пятен
Серогумусовые
(дерновые)
Литоземы перегнойные
Торфяно-литоземы
Сухоторфяно-литоземы
Криоземы
Типичные (на речном аллювии)
Типичные
То же
«
«
Характер почв Хибин определяется их положением у северной границы таежной
зоны, свойствами материнских горных пород (изверженных, щелочного химического
состава) и продуктов их выветривания. Принадлежность к таежной зоне с ее достаточным,
а местами избыточным увлажнением, и грубый механический состав рыхлых отложений
35
обеспечивают формирование подзолистых альфегумусовых почв, т.е. почв с промывным
типом водного режима и дифференцированным профилем (Мягков, 1986).
Рис. 3.1 Почвенная карта Мурманской области (по Атласу Мурманской области, 1971).
Подавляющая часть почв, исключая примитивные и слаборазвитые почвы на
скальных породах и некоторые специфические типы почв преимущественно в горных
районах,
формируется
на
рыхлых
отложениях,
которые
являются
продуктами
выветривания исходных плотных пород, и представляют собой смесь минеральных частиц
различной крупности, называемых механическими элементами. При этом соотношение
частиц разного размера может быть различным в зависимости от характера исходной
породы, направления (типа), интенсивности и длительности выветривания, определяя тот
или иной гранулометрический (механический) состав отложений или элювия породы и
соответственно, формирующихся на них почв (Белицина и др., 1988).
Как правило, почвы не бывают монодисперсными, а представляют смесь
механических элементов самых различных размеров. На основе различий в воднофизических
и
химико-минералогических
свойствах
механические
элементы
сгруппированы в пределах размерных интервалов - гранулометрических фракций. В
советском почвоведении приняты номенклатура и подразделение гранулометрических
фракций, в основе разработанные А. Н. Сабаниным и В. Р. Вильямсом и впоследствии
уточненные Н. А. Качинским (Качинский, 1965). Ниже приведена классификация
механических элементов (табл. 3.2).
36
Таблица 3.2 Классификация почв по механическому составу (по Качинскому, 1965)
Название
почвы
Содержание физической глины (частиц ˂ 0.01 мм), %
Степного типа
Солонцы и сильно
Подзолистого типа
почвообразования,
солонцеватые
почвообразования
красноземы, желтоземы
почвы
Песок
рыхлый
Песок
связный
Супесь
Суглинок
легкий
Суглинок
средний
Суглинок
тяжелый
Глина
легкая
Глина
средняя
Глина
тяжелая
0-5
0-5
0-5
5-10
5-10
5-10
10-20
10-20
10-15
20-30
20-30
15-20
30-40
30-45
20-30
40-50
45-60
30-40
50-65
60-75
40-50
65-80
75-85
50-65
˃80
˃85
˃65
3.2. Тепловые свойства почвы
Совокупность
свойств,
обусловливающих
способность
почв
поглощать
и
перемещать в своей толще тепловую энергию, называется тепловыми свойствами. К ним
относятся: теплопоглотительная (или теплоотражательная) способность, теплоемкость и
теплопроводность.
Теплопоглотительная (теплоотражательная) способность почв, или способность
поглощать (отражать) определенную долю падающей на ее поверхность солнечной
радиации, характеризуется показателем альбедо – долей коротковолновой солнечной
радиации, отраженной их поверхностью, в процентах от общего количества солнечной
радиации.
Альбедо зависит от многих свойств почв – их цвета, гранулометрического состава,
содержания и качественного состава органического вещества, оструктуренности, формы
почвенной
поверхности,
влажности.
Диапазон
лучистой
энергии,
отраженной
поверхностью почв, колеблется от 8-10 до 30%. Естественное варьирование величины
альбедо в ландшафтах усиливается характером растительного и снежного покрова.
37
Теплоемкость - свойство почвы поглощать тепло. Характеризуется количеством
тепла в джоулях (калориях), необходимого для нагревания на 10 °С единицы массы
(удельная
теплоемкость)
или
единицы
объема
(объемная
теплоемкость)
почвы
(Электронный ресурс: http://racechrono.ru/pochvovedenie ). Теплоемкость зависит от
влажности, содержания органического вещества, пористости, аэрации (табл. 3.3).
Таблица 3.3 Теплоемкость составных фракций почвы
Теплоемкость
Фракция
Песок
Глина
Торф
Вода
удельная
Объемная
3
Дж/(г град) Калорий /(г град) Дж/(см град) Калорий/(см3 град)
0.82
0.196
2.16
0.517
0.98
0.233
2.42
0.577
2.00
0.477
2.56
0.611
4.19
1.000
4.19
1.000
Наиболее высокая теплоемкостью обладает вода. Для повышения температуры
влажной почвы требуется больше тепла, чем для сухой. Влажные почвы медленнее
нагреваются и медленнее охлаждаются. Глинистые, тяжелосуглинистые и торфяные
почвы весной содержат много влаги, они медленнее прогреваются по сравнению с более
сухими песчаными и супесчаными почвами, поэтому их называют «холодными». Осенью
наблюдается обратная картина: легкие почвы быстрее охлаждаются, тяжелые глинистые и
торфяные - медленнее.
Теплопроводность - способность почвы проводить тепло. Она измеряется
количеством тепла в джоулях (калориях), которое проходит за 1 сек через 1 см 2 слоя
почвы толщиной в 1 см. Минимальной теплопроводностью обладает воздух (табл. 3.4),
более высокой - органическое вещество (гумус, торф) и вода. Самая высокая
теплопроводность у минеральной части почв. Она в 100 раз выше, чем у воздуха и
примерно в 20 раз выше, чем у воды. Теплопроводность плотных и влажных почв выше,
чем рыхлых, хорошо оструктуренных и сухих.
38
Таблица 3.4 Теплопроводность составных фракций почвы
Теплопроводность
Вещество
Воздух
Торф
Вода
Гранит
Базальт
Дж/(см с град)
0.000210
0.001107
0.005866
0.033620
0.021320
Калорий/(см с град)
0.00006
0.00027
0.00136
0.00820
0.00520
Тепловой режим почвы - это совокупность и последовательность явлений
поступления, переноса, аккумуляции и отдачи тепла. Он характеризуется температурой,
которая на разных глубинах почвенного профиля имеет различный суточный и годовой
ход.
Суточный ход температуры почвы определяется зональным положением почвы,
климатическими и погодными условиями сезонностью, особенностями рельефа и
растительного покрова, составом и свойствами почв. Наиболее резко суточный ход
выражен в пределах верхнего 5-см слоя. Максимальные температуры наблюдаются на
поверхности днем, минимальные - ночью. С глубиной в профиле почв характерно
запаздывание изменения температуры.
Годовой ход температуры определяется, в первую очередь, климатическими
условиями, имеет большую амплитуду и выражен на большей глубине, чем суточный.
Наиболее резко годовой ход температур проявляется в пределах 3-4-х метровой толщи
почвы и почвообразующих пород. На глубине 6 м колебания температур не превышают
1.0 °С. Максимальные температуры почв с глубиной отстают от максимальных
температур воздуха. Различия во времени могут достигать 2-3 месяцев. На годовой ход
температур большое влияние оказывают растительный покров, высота снежного покрова,
рельеф, хозяйственная деятельность. Замерзание почвы происходит после установления
отрицательных температур воздуха и продолжается до января-февраля. Затем почва
постепенно оттаивает снизу за счет передачи тепла из нижних не промерзших слоев.
Иногда оттаивание снизу продолжается до схода снега, при этом талая вода проникает в
почву.
В годы раннего схода снега почва может оттаивать и сверху, и снизу, при этом в
оттаявшем сверху слое образуется слой, насыщенный водой, и создаются условия для
поверхностного стока и развития эрозионных процессов за счет талых вод.
39
Для оценки теплообеспеченности почв и характеристики теплового режима
используются следующие показатели:
сумма активных температур> +10 °С в почве на глубине 20 см;
сумма отрицательных температур на глубине 20 см;
средний из абсолютных минимумов температуры на поверхности почвы;
глубина промерзания почвы;
глубина проникновения температур> +10 °С и др. показатели.
Сумма активных температур > +10 °С на глубине 20 см в тундровых почвах в
среднем на 100 °С ниже или соответствует сумме активных температур воздуха; в
таежной зоне сумма активных температур почвы превышают таковую для воздуха на 100200 °С; в степной зоне - на 300-500 °С, в субтропиках - примерно на 1000 °С
(Электронный ресурс: http://racechrono.ru/pochvovedenie).
3.3 Водоудерживающая способность и влагоемкость почвы
Водными
(водно-физическими,
гидрофизическими)
свойствами
называют
совокупность свойств почвы, которые определяют поведение почвенной воды в ее толще.
Наиболее важными водными свойствами являются: водоудерживающая способность
почвы, ее влагоемкость, водоподъемная способность, потенциал почвенной влаги,
водопроницаемость.
Водоудерживающая способность - способность почвы удерживать содержащуюся в
ней воду от стекания под влиянием силы тяжести. Количественной характеристикой
водоудерживающей способности почвы является ее влагоемкость.
Влагоемкость почвы - свойство почвы поглощать и удерживать то максимальное
количество воды, которое в данное время соответствует воздействию на нее сил и условий
внешней среды.
Наименьшая влагоемкость зависит, главным образом, от гранулометрического
состава почв, от их оструктуренности и плотности (сложения). В почвах тяжелых по
гранулометрическому составу и хорошо оструктуренных этот показатель составляет 3035%, в почвах песчаных не превышает 10-15%.
Наименьшая
влагоемкость
почв
является
очень
важной
гидрологической
характеристикой почвы. С ней связано понятие о дефиците влаги в почве, по этой
характеристике рассчитываются нормы полива земель. Дефицит влаги в почве
представляет собой величину, равную разности между наименьшей влагоемкостью и
40
фактической влажностью почвы. Оптимальной влажностью считается влажность почвы,
составляющая 70-100% наименьшей влагоемкости.
Полная влагоемкость – наибольшее количество влаги, которое может содержаться
в почве при условии заполнения ею всех пор, за исключением пор с защемленным
воздухом.
При влажности, равной полной влагоемкости, в почве содержатся максимально
возможные количества всех видов воды: связанной и свободной (капиллярной и
гравитационной).
Можно
сказать,
что
полная
влагоемкость
характеризует
водовместимость почв. Поэтому эту величину называют также полной водовместимостью.
Полная влагоемкость колеблется в пределах 40-50%, в отдельных случаях она
может возрасти до 80 или опуститься до 30%. Состояние полного насыщения водой
характерно для горизонтов грунтовых вод (Белицина, Васильевская, 1988).
Содержание воды в почве влияет на теплоемкость почвы. В сухих почвах интервал
колебания теплоемкости небольшой - 0.170...0.200. При увлажнении песчаных почв
теплоемкость возрастает до 0.700, глинистых – до 0.824, торфяных – до 0.900. Песчаные и
супесчаные почвы менее влагоемки, поэтому быстрее прогреваются и их называют
«теплыми». Глинистые почвы содержат больше воды, на нагревание которой требуется
много тепла, вследствие чего их называют «холодными».
3.4 Температурный режим горных почв и степень его изученности в Хибинах
Колебания температуры - важный компонент почвенного микроклимата. Следуя
годичным циклам изменения температуры воздуха, температура почвы оказывает
существенное влияние на многие протекающие в ней процессы. С тепловым режимом
почв тесно связаны начало и окончание вегетационного периода, пространственное
размещение растений и животных, характер распространения корневых систем, скорость
поступления к корням питательных элементов. Температура почвы влияет на скорость
поступления
воды
в
корни
растений,
на
транспирацию,
на
продуктивность
растительности.
Температурный режим почв регулирует численность микроорганизмов и их
активность, минеральные преобразования и процессы разложения органических остатков
и трансформации почвенного гумуса. Температура почв контролирует фазовые переходы
в системе почва-почвенный раствор-почвенный воздух, процессы растворения солей и
газов, скорость выветривания минералов. Образование цементационных структур в
тропиках под влиянием избыточного перегрева и фрагментарных структур в северных
41
широтах
(под
действием
переохлаждения)
также
обусловлены
особенностями
температурного режима почв. Таким образом, исследования тепловых свойств почв и хода
годовой динамики их температур необходимы при детальных исследованиях всех
процессов, протекающих в почвах, при количественных расчетах соле-, водо- и
газопереносов (Белицина и др., 1988).
Температурный режим горных почв Хибин охарактеризован в значительном числе
работ (Крючков, 1958, 1957, 1958а, б, в; Шмакова и др., 2008, Зенкова, 2015, Штабровская,
Зенкова 2017).
Данные В. В. Крючкова (1957, 1958а, б, в) для площадок высокогорной тундры на
плато и у верхней границы березового криволесья на горе Юкспорр свидетельствуют:
1) наиболее низкие температуры почв наблюдаются не в горной тундре на плато на
высоте 904 м н. ур. м., а у верхней границы лесного пояса (400 м н. ур. м.) на склоне
северной экспозиции;
2) в солнечные дни поверхность почвы и даже глубина до 20 см прогревается
лучше у верхней границы березового криволесья, чем у верхней границы таежного пояса;
3) почва у верхней границы лесного пояса на южном склоне горы Юкспорр (470 м
н.ур.м.) может прогревается сильнее, чем на дне долины.
Явление вертикальной зональности или вертикальной поясности почвенного
покрова было открыто и описано В. В. Докучаевым при посещении им Кавказских гор.
Еще ранее В. В. Докучаевым была высказана мысль о том, что почвы в горах, по мере
поднятия от подножий к снежным вершинам, должны располагаться в виде
последовательных вертикальных зон. В дальнейшем, он ознакомления с реальным
расположением природных и почвенных зон в горах Кавказа (Белицина, Васильевская,
1988).
Для Хибинского горного массива характерна смена 3 основных горнорастительных поясов, которым соответствует смена типов почв.
На вершинах гор под крайне бедной растительностью на скоплениях мелкозема
сформировались петроземы гумусовые. Для тундрового пояса характерны подбуры,
сформировавшиеся на элювии нефелиновых сиенитов. Здесь же встречаются криоземы
типичные в виде отдельных пятен. В поясе березового криволесья и в горнолесном поясе
(редкостойном ельнике) на моренных отложениях распространены иллювиальногумусовые подзолы. Морены внутренних долин в пределах Хибинского массива
обогащены продуктами выветривания нефелиновых сиенитов. Сформировавшиеся на этих
породах иллювиально-гумусовые подзолы отличаются от таких же почв северотаежных
42
равнин Кольского полуострова значительно большей гумусированностью минерального
профиля
и
менее
контрастным
проявлением
элювиально-иллювиального
перераспределения химического состава (Переверзев, 2010).
На сегодняшний день изучение температурного режима как зональных лесных, так
и горных почв Хибин проводится сотрудниками лаборатории Наземных экосистем
ИППЭС КНЦ РАН.
Проанализированы данные по летней динамике среднесуточной температуры
подстилок (Тсутср), полученные с помощью автоматических термохронов ТРВ-2 на
склонах трех гор Хибинского массива: Рисчорр (северная часть массива, 67˚49'N_33˚40'E),
Юкспорр (центральная часть, 67˚39'N_33˚46'E) и Суолайв (юго-восточная часть,
67˚39'N_34˚10'E). Установлен ход летней динамики температуры, общий для разных гор.
В июне Тсутср находилась в диапазоне «эффективных» температур +5…+10 С (рис. 3.2).
Устойчивый переход к Тсутср +10 С зафиксирован в подстилках большинства
высотных поясов со второй недели июля и сохраняется около 50 суток – до 20-22/VIII.
После 10/IX Тсутср подстилок не поднималась выше +10 С, а после 20/IX не превысила
пороговое значение +5 С. Весь период исследования с середины июня до конца сентября
Тсутср подстилок оставалась положительной, что рассматривается в качестве важной
особенности почвы для продления летней активности почвенной фауны в условиях
короткого вегетационного сезона в заполярных широтах (Зенкова, 2015).
август
северная
часть Хибин;
с-сз экспозиция
гт 430 м
бк 270 м
Р-е 255 м
центральная
часть;
ю-юв экспозиция
вт 730 м
гт 645 м
Ю-бк 460 м
юго-восточная
часть;
з-сз экспозиция
август
июль
гт 390 м
бк 340 м
С-е 270 м
о
0
С
80 160 240 320 400 480 560
Рис. 3.2 Сумма положительных среднесуточных температур в подстилках высотных
поясов гор Рисчорр (Р), Юкспорр (Ю) и Суолайв (С) за наиболее теплые месяцы
вегетационного сезона (Зенкова, 2015).
Достоверное влияние высотной поясности на летнюю динамику и величину Тсутср
установлено для склонов гор Рисчорр и Суолайв (рис. 3.3). В первом случае на
43
протяжении вегетационного сезона подстилка елово-березового леса была достоверно
теплее, чем в поясах березового криволесья и горной тундры (на 1.9-3.1 С), во втором
случае мохово-кустарничковый покров горной тундры прогревался на 7-9 С лучше по
сравнению с подстилками нижележащих ельника и березового криволесья кустраничковоразнотравных.
Подстилки
тундрового
пояса
всех
гор
отличались
наибольшей
вариабельностью Тсутср на протяжении вегетационного сезона (Зенкова, 2015).
Июль (n = 31)
Август(n = 31)
23
21
19
t, oC
17
15
13
11
9
7
5
Р-е бк гт
Ю-бкгт вт
С-е бк гт
Р-е бк гт
Ю-бкгт вт
Median
25%-75%
Non-Outlier Range
С-е бк гт
Рис. 3.3 Величина среднесуточной температуры подстилок
в высотных поясах гор Рисчорр (Р), Юкспорр (Ю) и Суолайв (С) (Зенкова, 2015)
3.5. Метод термохронов и их техническая характеристика
В последние годы при проведении экологических исследований в почвоведении,
почвенной зоологии и других смежных дисциплинах активно внедряется новый метод
автономного измерения температуры воздушной и почвенной сред с использованием
компактных
программируемых
датчиков
(терморегистраторов
или
термохронов)
различной модификации (http://www.elin.ru/files/pdf/Thermochron ).
Подключив к компьютеру передающее устройство и установив специальную
управляющую программу, пользователь может обслуживать регистраторы, которые не
имеют каких-либо собственных средств индикации и управления. Пользователь имеет
возможность:
1) задать желаемые значения установочных параметров (время, границы
температурных измерений, задержка измерений, измерение влажности и др.) термохрона
для организации нового процесса регистрации температуры, в том числе в режиме
автозапуска;
44
2) считать из памяти устройства термохрон собранную и сохранѐнную им
информацию;
3) визуализировать полученные данные в форме таблиц, графиков, гистограмм, а
также распечатать графическое изображение зафиксированной ―температурной истории‖;
4) считать, редактировать и сохранять содержимое памяти регистратора;
5) преобразовать информацию, считанную из памяти устройства, в бинарный
(кодовый), текстовый (символьный) или защищѐнный шифрованный файл данных для еѐ
дальнейшего хранения, транспортировки, анализа и обработки с помощью стандартных
программных средств (например, Microsoft Exсel, OpenOffice.org Calc, IBM Lotus
Symphony Spreadsheets, Google Spreadsheets и т.д.).
Некоторые термохроны имеют функцию регистрации влажности воздуха
одновременно с регистрацией температуры или по выбору одной из этих функций.
Технические характеристики популярных моделей термохронов приведены в таблице 3.5.
Таблица 3.5 Основные технические характеристики термохронов различной модификации
Модель
Диапазон
Погрешность
измерения
измерения,
температуры,
°С
°С
Предельное
количество
зарегистрированных
измерений
Диапазон
измерений
влажности,
относительная
влажность %
Дискретность
измерения
температуры, °
С
ТР-1,
DS1921GF5
-40 … +85
± 1.0
до 2048
Не измеряется
0,5
TР-2,
DS1922LF5
-40 … +85
± 0.5
до 8192
Не измеряется
0.0625
TPB-2,
DS1923-F5
-20 … +85
± 0.5
до 8192
0 … 100
0.0625
DS1921ZF5
-5 … +26
± 1.0
до 2048
Не измеряется
0.125
+15 … +46
± 1.0
до 2048
Не измеряется
0.125
+15 … +140
до ± 1.5
до 8192
Не измеряется
0.0625
0 … +125
до ± 2
до 8192
Не измеряется
0.0625
TP-1p
«БИО»,
DS1921HF5
DS1922EF5
DS1922TF5
Примечание. Выделена модель ТРВ – 2, которая используется в наших исследованиях
температурной динамики горных подстилок.
45
Глава 4 Объекты и методы исследования
4.1 Характеристика исследованной территории
Для целей исследования были выбраны 5 участков в горно-тундровом и
горнолесном поясах с разной экспозицией в пределах горы Вудъяврчорр, расположенной
в южной части Хибин (рис. 4.1).
Рис. 4.1 Местоположение исследованных участков
на территории Хибинского горного массива.
Звездочкой отмечена метеостанция «Центральная».
В поясе горной тундры два участка – тундра лишайниковая (ТЛИШ) и тундра
вороничная (ТВОР) выбраны на плато Ботанического цирка, третий участок – тундра
лишайниковая (ТЛИШ-СЗ) – на склоне северо-западной экспозиции ущелья Скальное. Оба
участка горнолесного пояса были выбраны на сходной высоте на склонах встречной
экспозиции ущелья Скальное: участок березового криволесья кустарничково-травяномохового (БКЮВ) – на слоне ЮВ экспозиции, участок березового криволесья
кустарничкового (БКСЗ) – на слоне СЗ экспозиции (рис. 4.2). Работы были выполнены в
полевой сезон 2016 года в Ботаническом цирке и в сезон 2017 года в ущелье Скальное.
Характеристика участков приведена в таблице 4.1.
46
Ботанический цирк, 2016 г.
Горно-тундровый пояс
Тундра лишайниковая (ТЛИШ)
Тундра вороничная (ТВОР)
Ущелье скальное, 2017 г.
Горно-тундровый пояс
Тундровый пояс ущелья
Тундра лишайниковая, СЗ (ТЛИШ-СЗ)
Горно-лесной пояс
Березовое криволесье кустарничковотравяно-моховое (БКЮВ)
Березовое криволесье кустарничковое (БКСЗ)
Рис. 4.2 Участки горной тундры и березового криволесья,
обследованные на плато и склонах горы Вудъяврчорр.
47
Таблица 4.1 Характеристика участков Ботанического цирка и ущелья Скальное
Ботанический цирк, 2016
г.
Участок
Экспозиция
склона
Аббревиатур
а
Горнорастительны
й пояс
Высота над
ур. м., м
Координаты
Тундра
лишайникова
я
Тундра
воронична
я
плато
ТЛИШ
ТВОР
Горно-тундровый
545
547
67°38'34'' с. ш.
33°39'12'' в. д.
Ущелье Скальное, 2017 г.
Всего
Тундра
лишайникова
я на склоне
Березовое
криволесье
кустарничко
вое
Березовое
криволесье
кустарничково
-травяномоховое
СЗ
СЗ
ЮВ
2
ТЛИШ-СЗ
БКСЗ
БКЮВ
5
Горнотундровый
Пояс березовых криволесий
510
392
390
67°36'01,8''
33°36'16,6''
67°35'56,8''
33°35'44,3''
67°35'56,9''
33°35'42,4''
2
4.2 Методы исследования
4.2.1 Полевые методы
В полевые сезоны 2016 и 2017 г. в подстилку всех участков на глубину 5 см были
заложены
автоматические
терморегистраторы
(термохроны,
рис.
4.3),
запрограммированные на измерение температуры в подстилках каждые 2 часа
(внутрисуточная динамика) в период с конца июня до начала октября (летняя динамика).
Сроки закладки и выемки термодатчиков были приурочены к периодам схода снега и
начала заморозков в Хибинском горном массиве.
Рис. 4.3 Закладка термохрона в слой подстилки.
Примечание: термохроны закладывали в подстилку без полиэтиленовых пакетов.
Использовали датчики серии ТРВ-2 с техническими характеристиками, наиболее
подходящими для климатических условий Мурманской области (табл. 4.2), в частности, с
предельным диапазоном измерений температуры от –25 ˚С до +40 ˚С.
48
Таблица 4.2 Объем температурных измерений, выполненных на участках горы
Вудъяврчорр в полевые сезоны 2016/17 гг.
Показатели / Участки
Число исследованных
участков
Число заложенных
термохронов, шт.
Дата начала / окончания
измерения температуры
Период измерения
температуры, сут.
Количество полученных
показаний термохрона, ед.
Ботанический
цирк, 2016 г.
Ущелье Скальное, 2017 г.
Всего
БККУСТ-
ТЛИШ
ТВОР
ТЛИШ-СЗ
БККУСТ
1
1
1
1
1
5
1
1
1
1
1
5
ТРАВ
22.06.2016 05.10.2016
03.07.2017 - 20.09.2017
VI(VII) X(IX)
106
80
186
1273
1273
947
947
947
5387
Одновременно с установкой термохронов на всех участках отбирали образцы
подстилки размером 2525 см на глубину органогенного горизонта 0-4(7) в 5-кратной
повторности (рис. 4.4) для сравнительного зоологического анализа почвенного населения
(под руководством в.н.с. ИППЭС ФИЦ КНЦ РАН, к.б.н. И. В. Зенковой) и выполняли
ботаническое описание растительности с оценкой разнообразия растений и лишайников в
напочвенном покрове (под руководством с.н.с. ПАБСИ, к.б.н. Н. Е. Королевой).
Рис. 4.4 Образец подстилки 25х25 см для зоологического анализа.
4.2.2 Лабораторные методы
В лабораторных условиях проводили ручной разбор образцов подстилки, после
которого ее прогревали в течение нескольких суток до полного высушивания на
специальной установке (рис. 4.5) для более полного учета беспозвоночных животных
(Гиляров и др., 1987).
49
Рис. 4.5 Установка для выгонки беспозвоночных из почвы.
4.2.3 Математическая обработка и ГИС-картографировние данных
После выемки термохронов из почвы данные переносили на компьютер при
помощи специального USB-переходника и управляющей программы (рис. 4.6).
Рис. 4.6 Процедура переноса информации с термохрона на компьютер.
Далее полученные данные обрабатывались в программах Excel и Statistica-7
(описательная статистика, корреляционный и дисперсионный анализ).
По 12 измерениям за каждые сутки рассчитывали среднесуточные значения
температуры подстилок (Тсутср). По усредненным среднесуточным значениям вычисляли
среднемесячные температуры подстилок для каждого месяца (Тмесср), по значениям,
усредненным за весь период исследования, – среднелетние значения (Тлетср).
Сравнивали максимальные и минимальные внутрисуточные, среднесуточные и
среднелетние температуры, а также суммы эффективных температур между соседними
поясами в пределах одного склона – склона СЗ экспозиции (БКСЗ и ТЛИШ-СЗ) и между
участками одного (тундрового) пояса в разные сезоны с использованием t-критерия
50
Стьюдента. При сравнении динамики температуры между участками, исследованными в
каждый из сезонов, учитывали сходный период измерений: в 2016 г. с 22.06.2016 по
05.10.2016 (106 сут); в 2017 г. - с 03.07.17 по 20.09.17 (80 сут.). Сравнение общей
динамики и показателей температуры для 5 участков за два вегетационных сезона
проводили для двух наиболее теплых месяцев – июля и августа, т.е. за период 60 суток.
Методом корреляционного анализа оценивали зависимость летней динамики
среднесуточной температуры подстилок и атмосферного воздуха за аналогичный период
исследования. Динамику температуры атмосферного воздуха за период исследования
анализировали
по
данным
метеостанции
«Центральная»
(Электронный
ресурс:
http://rp5.ru), расположенной в пределах горы Ловчорр (67°36'05" с. ш. 33°50'43" в. д.) в 4-х
км от исследованных участков (рис. 4.1). Для оценки достоверности коэффициентов
корреляции при корреляционном анализе с метеоданными использовали t-критерий
Стьюдента.
Вариабельность ежемесячной (за июль, август, сентябрь) и летней (с июля по
сентябрь) динамики температуры подстилок оценивали по коэффициенту вариации CV, %.
Достоверность различий температурной динамики подстилок между участками
разных высотных поясов и разной экспозиции оценивали методом дисперсионного
анализа с использованием F-критерия Фишера. Все оцениваемые параметры сведены в
таблицу 4.5.
Таблица 4.5 Температурные показатели, рассчитанные на основе данных термохронов
Динамика температуры подстилок
Суточная,
12 показаний с
интервалом 2 часа
Месячная,
за Vll, Vlll, lX
Летняя,
за сезон
Vll – lX
ТСУТ min
ТМЕСmin
ТЛЕТmin
ТСУТ max
ТМЕСmax
ТЛЕТmax
ТСУТ max – ТСУТ min
ТМЕСmax – ТМЕСmin
ТЛЕТmax – ТЛЕТmin
СVСУТ
СVМЕС
СVЛЕТ
Среднее значение
температуры, ºС
Среднесуточная
температура
TСУТ ср
Сумма положительных
температур, ºС
не рассм.
Среднемесячная
температура
TМЕС ср
∑TМЕС ср > 0
∑ TМЕС ср ≥ +5
∑ TМЕС ср ≥ +10
Среднелетняя
температура
TЛЕТ ср
∑ TЛЕТ ср > 0
∑ TЛЕТ ср ≥ +5
∑ TЛЕТ ср ≥ +10
Показатели
Минимальные
температуры, ºС
Максимальные
температуры, ºС
Колебания температуры,
ºС
Вариабельность
температуры
(коэфф. вариации, %)
51
Для визуализации данных по средним значениям температуры горных подстилок в
разных высотных поясах и на разных горах Хибинского массива выполняли построение
карт в программном пакете ArcGIS (версия 10.4) компании ESRI.
4.2.4 Привлеченные данные
Результаты исследования температурного режима, полученные в 2016 и 2017 годах,
сравнивали с данными собственных исследований в 2014 и 2015 годах, выполненных на
склонах Хибинских гор Юкспорр и Суолайв в рамках подготовки бакалаврской
квалификационной работы (Штабровская, 2016). Также были использованы данные по
температуре подстилок на склонах гор Рисчорр, Партомчорр и в межгорной
(Путеличорр/Парттомчорр) долине реки Кунийок, полученные в.н.с. Лаборатории
наземных экосистем ИППЭС ФИЦ КНЦ РАН И. В. Зенковой в 2013 и 2015 гг. (Зенкова,
2015, Зенкова, 2017) (табл. 4.6, рис. 4.6). Общее количество участков, на которых были
выполнены исследования температуры, составило 11.
Таблица 4.6 Местоположение участков в Хибинском горном массиве,
на которых выполнены измерения температуры подстилок в 2013-2017 годах
Гора
Экспозиция
склона
Партомчорр
ЮВ
С
Рисчорр
СЗ
СЗ
Долина реки Кунийок
(между горами
Путеличорр и
Партомчорр)
межгорная
долина
плато
Юкспорр
ЮВ
ЮВ
З
Суолайв
З
З
Горнорастительный
пояс
Северотаежный
Горнотундровый
Лесотундровый
Северотаежный
Горно-лесной
Горнолесной(ГЛ)
Горнотундровый
Горнотундровый
Лесотундровый
Горнотундровый
Лесотундровый
Горно-лесной
52
Координаты
Высота
над ур.
м., м
67º49'39'' с. ш., 33º40'18'' в.
д.
290-310
67º49'17'', 33º40'04''
430
67º49'22'', 33º40'10''
360-380
67º49'36'', 33º40'06''
290-310
67º50'14.8'', 33º39'37.3''
235
67º50'16.4'', 33º39'22.5''
236
67º39'32'', 33º46'44''
710-730
67º39'06'', 33º46'44''
625-645
67º38'59'', 33º47'17''
460-490
67°39'32'',34°10'03''
387-550
67°39'30'',34°10'13''
67°39'26'',34°10'14''
328-340
260-270
Рис. 4.6 Участки Хибинского горного массива, на которых выполнены измерения.
53
Глава 5 Характеристика температуры горнолесных и горно-тундровых подстилок г.
Вудъяврчорр
5.1 Исследование температуры горно-тундровых подстилок на площадке Ботанического
цирка
5.1.1 Среднемесячные и среднелетние температуры подстилок
На протяжении периода измерений с 22 июня по 5 октября 2016 года в поясе
горной тундры на площадке Ботанического цирка среднесуточная температура подстилок
(Тсутср) на глубине 5 см изменялись в диапазоне +2 … +17 ºС и составила в среднем за
период измерений 106 сут (среднелетняя температура, Тлетср) 10.4±0.4 °С на участке
тундры лишайниковой (ТЛИШ, 545 м н.у.м.) и 9.6±0.3 °С на участке тундры вороничной
(ТВОР, 547 м н.у.м.) (рис. 5.1). Различия среднелетних значений температуры подстилок на
двух участках горной тундры за период исследования 106 суток были недостоверны (табл.
5.1).
°С
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
ТЛИШ
ТВОР
ТЛИШ
ТВОР
Рис. 5.1 Среднелетние значения температуры подстилки на участках горной тундры на
площадке Ботанического цирка (Тлетср за период 106 суток, °С). Участки: ТЛИШ – тундра
лишайниковая, ТВОР – тундра кустарничковая (вороничная).
54
Таблица 5.1 Значения t-критерия Стьюдента при сравнении среднелетних значений
температуры подстилок (Тлетср) между участками горной тундры на площадке
Ботанического цирка
Период / Участки
июнь – октябрь 2016
(n = 106 сут)
ТЛИШ / ТВОР
1.51
Примечание. Различия достоверны при t (210;0.05) = 1.96.
Различия в динамике среднесуточной температуры подстилок за период 106 сут
между исследуемыми участками горной тундры также были недостоверны (F = 2.34 при p
= 0.13) и объяснялись ее сходным изменением: на протяжении июля (с 30.06 по 28.07
число, всего 29 суток) наблюдался наибольший прогрев подстилок до +14 … +17 °C и
последующий постепенный осенний спад Тсутср, которая к первым числам октября
опустилась до +2 °C (рис. 5.2).
Осеннее понижение
температуры подстилок
(с 25 августа)
Наибольший
прогрев подстилок
(всего 29 суток)
Рис. 5.2 Динамика среднесуточной температуры подстилок (Тсутср, ºС) на участках
горной тундры на площадке Ботанического цирка в вегетационный сезон 2016 года (n =
106 сут). ТЛИШ – тундра лишайниковая, ТВОР – тундра вороничная.
Самыми теплыми оказались даты 5.07 и 25.07, когда внутрисуточные значения
температуры подстилки достигали +19.7 °С (ТЛИШ) и +16.0 °С (ТВОР) и +18.8 °С (ТЛИШ) и
+15.7 °С (ТВОР) на фоне прогрева атмосферного воздуха до +22.6 и +19.4 °С. Минимальное
значение Тсутср горно-тундровых подстилок (+1.9 °С в ТЛИШ и + 2.5 °С в ТВОР)
наблюдались 04.10 числа при Тсутср атмосферного воздуха +3.6°С (рис. 5.3).
55
Тсутср, ºС
Рис. 5.3 Корреляция летней динамики среднесуточной температуры подстилки (Тсутср) на
участках с температурой атмосферного воздуха в июле-октябре 2016 года.
В целом динамика Тсутср подстилок на протяжении 106 сут определялась
динамикой температуры атмосферного воздуха, что подтверждается достоверными
значениями коэффициента. корреляции., которая была теснее для покрова ТЛИШ (r = 0.96),
чем ТВОР (r = 0.94).
На протяжении сезона Тсутср атмосферного воздуха превышала таковую в
подстилках на + 2.1 °С и + 2.8 °С.
При
сравнении
динамики
среднесуточной
температуры подстилок
между
участками ТЛИШ и ТВОР в каждый из месяцев вегетационного сезона (июль, август и
сентябрь) различия между участками оказались достоверны только в самом теплом месяце
– июле, когда ТЛИШ прогревалась на 2.9 °С лучше по максимальным значениям за июль: до
+17.5 °С против +14.6°С в ТВОР. В августе и сентябре различия в температуре подстилки
между участками ТЛИШ и ТВОР были недостоверны: F 0.36 при p ≥ 0.55 (рис. 5.4, табл.
5.2). При этом по максимальным значениям за август ТЛИШ была теплее на 1.5 °С: до
+14.5°С против 13.1 °С в ТВОР, а в сентябре эта разница была совсем малой (0.3°С): до +9.3
°С в ТЛИШ и +9.0 °С в ТВОР.
56
Рис. 5.4 Динамика среднесуточной температуры подстилок (Тсутср, ºС) на участках
горной тундры на площадке Ботанического цирка в разные месяцы вегетационного сезона
2016 г. ТЛИШ – тундра лишайниковая, ТВОР – тундра вороничная.
Таблица 5.2 Значения критерия Фишера (F) и уровня значимости (p) при сравнении
динамики среднесуточной температуры подстилок Тсутср между участками ТЛИШ и ТВОР в
летние месяцы 2016 г. (однофакторный дисперсионный анализ ANOVA).
Месяц / Сравниваемые участки
ТЛИШ / ТВОР
Июль 2016
F = 36.71, p = 0.00001
Август 2016
F = 0.36, p = 0.55
Сентябрь 2016
F = 0.12, p = 0.73
Примечание. Различия достоверны при Fтабл (30;0.05) = 4.17.
57
Средняя за каждый из месяцев температура подстилок (средняя ежемесячная,
Тмесср, ºС) составила: в июле +14.8 °С для ТЛИШ и +13.1 °С для ТВОР, в августе +11.1 °С
для ТЛИШ и +10.8 °С для ТВОР. В сентябре значения Тмесср, для этих участков совпадали:
+5.9 и +6.0 °С (рис. 5.5). В целом снижение Тмесср в августе по сравнению с июлем
составило в горных подстилках 2-3 °С, а в сентябре около 4-5 °С по сравнению августом и
7-9 °С – по сравнению с июлем. При этом осеннее снижение Тмесср атмосферного воздуха
составило 4.3 °С в августе по сравнению с июлем, 5.5 °С в сентябре по сравнению с
августом и 9.8 °С по сравнению с июлем. Таким образом, осеннее снижение Тмесср в
подстилках горно-тундрового пояса в среднем идет в полтора раза медленнее по
сравнению с атмосферным воздухом, что соответствует.
18
ИЮЛЬ 2016
АВГУСТ 2016
СЕНТЯБРЬ 2016
16
14
12
10
8
6
4
ТЛИШ
ТВОР
Пер3
ТЛИШ
ТВОР
Пер6
ТЛИШ
ТВОР
Рис. 5.5 Средние ежемесячные значения температуры подстилок (Тмесср, ºС)
на участках горной тундры на площадке Ботанического цирка в разные месяцы
вегетационного сезона 2016 г. ТЛИШ – тундра лишайниковая, ТВОР – тундра вороничная.
Во все исследованные месяцы вегетационного сезона 2016 г. вариабельность
температуры была выше в более тонкой подстилке ТЛИШ по сравнению с ТВОР, при этом в
августе и сентябре коэффициент вариации (СV, %) увеличивался двукратно по сравнению
с самым теплым месяцем – июлем (рис. 5.6).
58
Рис. 5.6 Значения коэффициента вариации (СV, %) средней ежемесячной температуры
подстилок (Тмесср) на участках горной тундры на площадке Ботанического цирка в разные
месяцы вегетационного сезона 2016 г.
ТЛИШ – тундра лишайниковая, ТВОР – тундра вороничная.
В целом большая вариабельность температуры в подстилке ТЛИШ по сравнению с
ТВОР определялась различиями в максимальных значениях температуры подстилок и, в
меньшей степени, - различиями в ее минимальных значениях (рис. 5.7).
°С
Рис. 5.7 Минимальные и максимальные значения температуры подстилок ТЛИШ и ТВОР за
весь сезон 2016 года (106 сут.)
5.1.2 Суммы положительных и эффективных температур
В самом теплом месяце лета – июле оба участка горно-тундрового пояса (ТЛИШ и
ТВОР) характеризовались одинаковым числом дней с эффективной температурой в
подстилах ≥ +10 ºС: по 31, т.е. такой прогрев подстилок наблюдался в горной тундре весь
июль (рис. 5.8). В августе число теплых дней с Тсутср ≥ +10 ºС уменьшилось до 22, и треть
месяца (9-10 дней) составляли дни с Тсутср <+10 ºС. В сентябре Тсутср ≥ +10 ºС в
59
подстилках уже не наблюдались, и на обоих участках горной тундры весь месяц
составляли дни с Тсутср <+10 ºС.
Рис. 5.8 Число дней с Тсутср <+10 ºС и Тсутср ≥ +10 ºС в подстилках горной тундры на
площадке Ботанического цирка в июле, августе и сентябре 2016 (n суток 31, 31 и 30). ТЛИШ
– тундра лишайниковая, ТВОР – тундра вороничная.
Несмотря на сходное для двух участков число суток с эффективными
температурами ≥ +10 ºС и <+10 ºС в июле, августе и сентябре, сумма положительных
температур (∑Тсутср> 0 ºС) в каждый из этих месяцев была выше в подстилке тундры
лишайниковой: на 56, 63 и 58 ºС соответственно. При этом в июле атмосферный воздух
прогревался лучше, чем подстилки (∑Тсутср воздуха за июль была на 82-138 ºС выше, чем
в подстилках), а на протяжении августа и сентября горно-тундровые подстилки лучше
60
сохраняли аккумулированное тепло. В более прогретой ТЛИШ ∑ Тсутср в подстилке
превышала таковую для атмосферного воздуха на 49 и 74 ºС в августе и сентябре
соответственно (рис. 5.9).
°С
°С
Рис. 5.9 Сумма среднесуточных температур подстилок на участках горной тундры на
площадке Ботанического цирка и атмосферного воздуха (по данным метеостанции
«Центральная») в июле, августе и сентябре 2016 г. ТЛИШ – тундра лишайниковая, ТВОР –
тундра вороничная.
В целом за период исследования 106 сут ∑Тсутср в подстилках горной тундры
составила 960-1100 ºС, что было на 97-240 ºС ниже по сравнению с ∑Тсутср атмосферного
воздуха (рис. 5.10). Подстилка ТВОР уступала по этому показателю ТЛИШ на 143 ºС.
61
°С
Рис. 5.10 Сумма среднесуточных температур (∑Тсутср, ºС) горно-тундровых подстилок на
площадке Ботанического цирка и атмосферного воздуха (по данным метеостанции
«Центральная») за период 22.06-05.10.16 (n сут = 106).
Таким образом, за исследованный период измерений с 22 июня по 5 октября (106
сут) 2016 года в поясе горной тундры на площадке Ботанического цирка наблюдались
сходные среднелетние значения: 10.4±0.4 °С на участке тундры лишайниковой и 9.6±0.3
°С на участке тундры вороничной. Наблюдалась сходная летняя динамика среднесуточной
температуры Тсутср наибольший прогрев подстилок до +14 … +17 °C в июле и
последующий постепенный осенний спад Тсутср с 25 августа, которая к первым числам
октября опустилась до +2 °C, а также увеличение вариабельности в августе и сентябре (до
17-22%) по сравнению с июлем (7-9%), коэффициент корреляции был выше для покрова
ТЛИШ (r = 0.96), чем ТВОР (r = 0.94).
В целом за исследованный период 106 суток участки горно-тундрового пояса
характеризовались одинаковым числом дней с эффективными температурами подстилок
Тсутср ≥ +10 ºС и Тсутср <+10 ºС. В июле, августе число дней с эффективными
температурами подстилок Тсутср ≥ +10 ºС составило 31 и 22 соответственно, а в сентябре
эффективных температур не было зафиксировано. Число дней с Тсутср <+10 ºС в июле не
наблюдалось, в августе и сентябре составило 22-30 соответственно.
В первой половине вегетационного сезона подстилка ТЛИШ прогревалась лучше по
сравнению
с
ТВОР.
Во
второй
половине
вегетационного
сезона
эта
разница
нивелировалась.
При сравнении летней динамики среднесуточной температуры Тсутср подстилок
между двумя тундровыми участками различия оказались недостоверны, но они были
достоверны для июля, на протяжении которых Тсутср в подстилках ТЛИШ превышали
таковую в ТВОР на 0,80-2,95 ºС против 1,53 и 0,57 ºС в августе и сентябре.
62
Сумма среднесуточных температур ∑Тсутср за 3 исследованных месяца (июль,
август, сентябрь) в подстилках горных тундр была ниже по сравнению с ∑ Тсутср
атмосферного воздуха: 961-1104 ºС против 1201 ºС, большие суммы в каждый из этих
месяцев была выше в подстилке тундры лишайниковой: на 56, 63 и 58 ºС.
63
5.2 Исследование температуры горнолесных и горно-тундровых подстилок в ущелье
Скальное
5.2.1 Среднемесячные и среднелетние температуры горнолесных подстилок на
склонах встречной экспозиции.
На протяжении периода измерений с 3 июля по 20 сентября 2017 года в поясе
березового криволесья в ущелье Скальное среднесуточные значения температуры
подстилок (Тсутср) на глубине 5 см изменялись в диапазоне от +4 до +14 °С, составив в
среднем за период измерений 80 сут (среднелетняя температура, Тлетср) +10.1±0.3 °С на
участке березового криволесья на склоне СЗ экспозиции (БКСЗ, 392 м н.у.м.) и +9.5±0.2 °С
на участке березового криволесья на склоне ЮВ экспозиции (БКЮВ, 390 м н.у.м.) (рис.
5.11). Различия среднелетних значений температуры подстилок на участках березового
криволесья на склонах встречной экспозиции за период исследования 80 суток были
недостоверны (табл. 5.3).
14
°С
12
10
8
6
4
2
0
БКСЗ
БКЮВ
Рис. 5.11 Среднелетние значения температуры подстилки на участках березового
криволесья на склонах встречной экспозиции в ущелье Скальное (Тлетср за период 80 сут,
°С). Участки: БКСЗ – березовое криволесье кустарничковое на склоне северо-западной
экспозиции, БКЮВ – березовое криволесье кустарничково-травяно-моховое на склоне юговосточной экспозиции.
Таблица 5.3 Значения t-критерия Стьюдента при сравнении среднелетней температуры
подстилок (Тлетср) между участками березового криволесья на склонах встречной
экспозиции
Период / Участки
июль–сентябрь 2017
(n = 80 сут)
БКСЗ / БКЮВ
1.82
Примечание. Различие достоверно при t (158;0.05) ≥ 1.97.
64
Различие в динамике температуры подстилок за период 80 сут между
исследуемыми участками березового криволесья также было недостоверным (F = 3.31 при
p = 0.07), что объяснялось ее сходным изменением на встречных склонах: наибольшим
прогревом подстилок до Тсутср +13 … +14 °C на протяжении июля и до 22 августа (около
45 сут) при значениях Тсутср атмосферного воздуха от +10 до +18 °C и последующим
осенним спадом до +4 …+5 °C к концу сентября, которое было связано с падением Тсутср
воздуха ниже пороговой величины +10 °C. С этой величины, то есть с 23 августа,
отмечалась устойчивая разница (до 3.5 °C) между Тсутср воздуха и подстилок в пользу
последних, то есть они излучали тепло (рис. 5.12).
VII
VIII
IX
Наибольший прогрев подстилок
(всего 45 суток)
Осеннее понижение
температуры подстилок
(с 23 августа)
Рис. 5.12 Динамика среднесуточной температуры подстилок (Тсутср, ºС) на участках
березового криволесья на склонах встречной экспозиции в вегетационный сезон 2017 года
(n = 80 сут). БКСЗ – березовое криволесье кустарничковое, северо-западная экспозиция,
БКЮВ – березовое криволесье кустарничково-травяно-моховое, юго-восточная экспозиция.
Наибольший прогрев подстилки на обоих участках березового криволесья
(Тсутmax) до +13…+16 °C зарегистрирован 16.07, 28.07 и 29.07 при прогреве атмосферного
воздуха в эти дни до +20, +24 и +22 °С соответственно (рис. 5.13).
65
БКСЗ
БКЮВ
Рис. 5.13 Сравнение летней динамики среднесуточной температуры атмосферного воздуха
и подстилок (Тсутср, °С) на участках березового криволесья на склонах встречной
экспозиции в июле-сентябре 2017 года.
Примечательно, что на склоне СЗ экспозиции максимальный прогрев горнолесной
подстилки в июле, августе и сентябре регистрировался в полуденные часы (12:00 - 14:00),
а на склоне ЮВ экспозиции – с запаздыванием на 4-8 часов (14:00 - 20:00), причем
температуры максимального прогрева подстилки в БКЮВ смещались от вечерних часов
(18:00 - 20:00) в июле на более раннее время (околополуденное, 12:00 - 16:00) в августе, а
в сентябре снова регистрировались в конце дня в 18:00 (рис. 5.13, табл. 5.4).
Таблица 5.4 Максимальный прогрев для подстилок березового криволесья на склонах
встречной экспозиции и атмосферного воздуха.
Атмосферный воздух
Подстилка БКСЗ
Дата
Время Тсутmax,
Дата
Время
ºС
15.07.2017 15:00
+19.8
15.07.2017 16:00
16.07.2017 15:00
+20.4
16.07.2017 12:00
Подстилка БКЮВ
Тсутmax, ºС
Дата
Время Тсутmax, ºС
+13.9
+16.7
15.07.2017
16.07.2017
20:00
20:00
+14.6
+14.9
29.07.2017
15:00
+22.0
29.07.2017
12:00
+17.2
29.07.2017
18:00
+14.1
30.07.2017
15:00
+20.6
30.07.2017
12:00
+15.4
30.07.2017
20:00
+14.4
01.08.2017
15:00
+10.8
01.08.2017
14:00
+11.7
01.08.2017
14:00
+11.3
03.08.2017
15:00
+16.2
03.08.2017
12:00
+15.4
03.08.2017
16:00
+12.0
13.08.2017
15:00
+14.6
13.08.2017
14:00
+14.4
13.08.2017
12:00
+14.2
05.09.2017
06.09.2017
07.09.2017
15:00
15:00
15:00
+16.1
+16.5
+15.2
05.09.2017
06.09.2017
07.09.2017
14:00
12:00
12:00
+11.8
+12.0
+11.5
05.09.2017
06.09.2017
07.09.2017
18:00
18:00
18:00
+10.0
+10.1
+9.7
Примечание: максимальный прогрев воздуха регистрировался в 15:00 на метеостанции
«Центральная».
66
В августе различия между атмосферным воздухом и подстилками нивелировались
за счет более быстрого охлаждения воздуха и аккумуляции тепла в подстилках, причем
тепла поступало меньше в августе по сравнению с июлем, что определило выравнивание
среднесуточных температур и сглаживание амплитудных колебаний в подстилках обоих
участков.
В сентябре максимальные значения внутрисуточных температур ( Тсутmax,) в
подстилках не превышали таковых для воздуха (рис. 5.14, табл. 5.5). Минимальные
значения Тсутср в горнолесных подстилках (+4.7 °С в БКСЗ и +4.5 °С в БКЮВ) наблюдались
20.09 числа при Тсутср атмосферного воздуха +4.4 °С.
В целом динамика Тсутср подстилок на протяжении 80 сут определялась
динамикой температуры атмосферного воздуха, что подтверждается достоверными и
высокими значениями коэффициента корреляции: r = 0.92 для БКСЗ и r = 0.91 для БКЮВ.
Неполная корреляция объясняется тем, что Тсутср атмосферного воздуха превышала
таковую в подстилках на 3-4 °С на протяжении июля (на 3-4 °С) и августа (на 0.9-1.0 °С),
однако с 23 августа сменялась обратной тенденцией: среднесуточная температура
горнолесных подстилок для большинства суток превышала Тсутср атмосферного воздуха
(рис. 5.14).
При сравнении динамики температуры подстилок между участками БКСЗ и БКЮВ в
каждый из месяцев вегетационного сезона (июль, август, сентябрь) различия между
участками березового криволесья на склонах встречной экспозиции оказались достоверны
только в самом теплом месяце – июле (F = 4.20 при p = 0.05), когда подстилка БКСЗ
прогревалась на 0.9 °С лучше по максимальным зарегистрированным среднесуточным
(до +13.9 °С против +13.0°С в БКЮВ) и внутрисуточным (до +17 °С против +14 °С)
значениям температуры, а разница в сумме температур за этот месяц составляла между
участками березового криволесья на склонах встречной экспозиции 23 °С.
В августе и сентябре различия в динамике температуры подстилки между
участками березового криволесья на склонах встречной экспозиции были недостоверны: F
2.14 при p ≥ 0.15 (табл. 5.8) за счет меньшего прогрева и сглаживания амплитудных
колебаний в БКСЗ по сравнению с июлем (рис. 5.20). По максимальным среднесуточным
значениям за август подстилка БКСЗ была теплее, чем в БКЮВ на 0.4 °С (+12.6 °С против
12.1 °С), а в сентябре эта разница возросла до 1.2 °С: +9.6 °С против +8.3 °С в БКЮВ.
67
Рис. 5.14 Динамика среднесуточной температуры подстилок (Тсутср, ºС) на участках
березового криволесья на склонах встречной экспозиции в разные месяцы вегетационного
сезона 2017 г.
Таблица 5.5 Значения критерия Фишера (F) и уровня значимости (p) при сравнении
динамики среднесуточной температуры подстилок Тсутср между участками БКСЗ и БКЮВ
в летние месяцы 2017 г. (однофакторный дисперсионный анализ ANOVA).
Месяц / Сравниваемые участки
БКСЗ / БКЮВ
Июль 2017
F = 4.20, p = 0.05
Август 2017
F = 2.44, p = 0.12
Сентябрь 2017
F = 2.14 , p = 0.15
Примечание. Различия достоверны при Fтабл (30;0.05) = 4.17.
68
Средняя за каждый из месяцев температура подстилок (средняя ежемесячная,
Тмесср, ºС) в БКСЗ во все исследованные месяцы превышала таковую в БКЮВ: +11.7 °С и
+10.9 °С в июле, +10.5 °С и +10.0 °С в августе, +7.2 и +6.6 °С в сентябре (рис. 5.15),
однако достоверными эти различия были только в июле, как и для динамики температуры
(табл. 5.6).
14
13
Тмесср
июль 2017
август 2017
12
11
10
сентябрь 2017
9
8
7
6
5
БКСЗ
БКЮВ
БКСЗ
БКЮВ
БКСЗ
БКЮВ
Рис. 5.15 Средние ежемесячные значения температуры подстилок (Тмесср, ºС)
на участках березового криволесья на склонах встречной экспозиции в разные месяцы
вегетационного сезона 2017 г.
Таблица 5.6 Значения t-критерия Стьюдента при сравнении средних ежемесячных
значений температуры подстилок Тмесср между участками березового криволесья на
склонах встречной экспозиции в разные месяцы вегетационного сезона.
Месяц / Сравниваемые
БКСЗ / БКЮВ
участки
Июль 2017
2.05
Август 2017
1.56
Сентябрь 2017
1.46
Примечание. Различия достоверны при t (60;0.05) ≥ 2.10.
Следовательно, значение критериев Стьюдента и Фишера показывают достоверное
влияние фактора экспозиции склона на различие величины и динамики среднесуточных
температур в подстилках в самый теплый месяц вегетационного сезона, когда подстилка
березового криволесья на склоне СЗ экспозиции прогревалась достоверно лучше по
сравнению с подстилкой на встречном склоне ЮВ экспозиции. В августе (начиная с 23
числа) и до конца сентября фактор экспозиции перестает быть значимым для различий в
величине и динамике среднесуточных температур горнолесных подстилок.
69
В целом снижение Тмесср в августе по сравнению с июлем составило в подстилках
двух участков березового криволесья 0.3-0.9 °С, в сентябре по сравнению августом около
3.3–3.4 °С и по сравнению с июлем около 4.3-4.4 °С. Оба участка остывали к осени со
сходной интенсивностью, но в подстилках БКСЗ было накоплено большее количество
тепла в июле – середине августа. Осеннее снижение Тмесср атмосферного воздуха было
выражено более резко по сравнению с лесными подстилками и составило 3.5 °С в августе
относительно июля, 4.9 °С в сентябре относительно августа и 8.4 °С по сравнению с
июлем.
Вариабельность температуры в лесных подстилках на обоих слонах в июле и
августе была сходной: 12-13%, а в целом за исследованный период составила около 22%
(рис. 5.16).
Рис. 5.16 Значения коэффициента вариации (СV, %) средней ежемесячной (Тмесср)
и среднелетней (Тлетср) температуры в подстилках березового криволесья на склонах
встречной экспозиции.
Различия в вариабельности температуры в подстилках двух участков БК в целом за
сезон определялись различиями в максимальных значениях температуры (разница
составила 1.0 ºС) и, в меньшей степени, - различиями в ее минимальных значениях (0.3
ºС). Различия между минимальными и максимальными значениями Тлетср составили 9.2
ºС на участке березового криволесья СЗ экспозиции и 8.5 ºС на участке березового
криволесья ЮВ экспозиции (рис. 5.17).
70
Рис. 5.17 Минимальные и максимальные среднелетние значения температуры (Тлетср) в
подстилках березового криволесья на склонах встречной экспозиции за исследованный
период 2017 года (80 сут.).
5.2.2 Суммы положительных и эффективных температур в горнолесных подстилках
В самом теплом месяце лета – июле участок БКСЗ характеризовался большим
числом дней с эффективной температурой в подстилках ≥ +10 ºС по сравнению с БКЮВ: 25
дней против 21. Число дней с Тсутср <+10 ºС составило на этих участках 4 и 8 суток
соответственно (рис. 5.18). В августе число теплых дней с Тсутср ≥ +10 ºС уменьшилось
до 20 в БКСЗ и 17 в БКЮВ, и 11-14 суток составляли дни с Тсутср <+10 ºС. В сентябре
Тсутср ≥ +10 ºС в подстилках уже не наблюдались, и на обоих участках березового
криволесья весь месяц составляли дни с Тсутср <+10 ºС.
сут.
71
сут.
сут.
Рис. 5.18 Число дней с Тсутср ≥ +10 ºС и <+10 ºС в подстилках березового криволесья
на склонах встречной экспозиции в июле, августе и сентябре 2017 (n суток 29, 31 и 20).
В результате большего числа суток с эффективными температурами ≥ +10 ºС в
июле и августе и несмотря на сходное для двух участков число суток с Тсутср <+10 ºС в
сентябре, сумма положительных температур (∑Тсутср> 0 ºС) в каждый из этих месяцев
была выше в подстилке БКсз: на 23, 16 и 12 ºС соответственно (рис. 5.19).
72
Рис. 5.19 Сумма среднесуточных температур атмосферного воздуха (по данным
метеостанции «Центральная») и подстилок на участках березового криволесья на склонах
встречной экспозиции в июле, августе и сентябре 2017 г.
При этом в июле и августе атмосферный воздух прогревался лучше лесных
подстилок (∑Тсутср воздуха за июль была выше на 91-114 ºС, в августе - на 27-43 ºС), а на
протяжении сентября подстилки березового криволесья дольше удерживали тепло и
∑Тсутср в них превышала таковую для атмосферного воздуха на 16 и 2 ºС соответственно.
Таким образом, сумма положительных температур в горнолесных подстилках в
сезонной
динамике
в
значительной
степени
определяется
динамикой
прогрева
атмосферного воздуха.
В целом за период исследования 80 сут ∑Тсутср в лесных подстилках на склонах
встречной экспозиции составила 759-811 ºС, что было на 104-156 ºС ниже по сравнению с
∑Тсутср атмосферного воздуха (рис. 5.20). Подстилка БКЮВ уступала по этому показателю
БКСЗ на 52 ºС.
73
Рис. 5.20 Сумма среднесуточных температур (∑Тсутср, ºС) атмосферного воздуха (по
данным метеостанции «Центральная») и подстилкок березового криволесья на склонах
встречной экспозиции за период 03.07. -20.09.17 (n сут = 80).
74
5.2.3 Среднемесячные и среднелетние температуры подстилок в высотных поясах
В пределах склона СЗ экспозиции в подстилке горной тундры на высоте 510 м
(ТЛИШ-СЗ) диапазон Тсутср на протяжении периода измерений с 3 июля по 20 сентября 2017
г. совпадал с таковым в подстилке расположенного на высоте 392 м пояса березового
криволесья: от +3 до +13 ºС против +4 до +14 ºС в БКСЗ. В сезонной динамике наибольший
прогрев подстилки в разных поясах одного склона был отмечен 16.07, 28.07 и 29.07, как и
на участке березового криволесья на склоне ЮВ экспозиции (рис. 5.21).
VII
VIII
IX
Наибольший прогрев
подстилок
(всего 45 суток)
Осеннее понижение
температуры подстилок
(с 23 августа)
Рис. 5.21 Динамика среднесуточной температуры подстилок (Тсутср, ºС) на участках
горной тундры и березового криволесья на склоне СЗ экспозиции в вегетационный сезон
2017 года (n = 80 сут).
Различие в динамике температуры подстилок ТЛИШ-СЗ и БКСЗ за период 80 суток
было достоверным БК (F = 7.31 при p = 0.01), как и для склона ЮВ экспозиции и
объяснялось лучшим прогревом подстилки березового криволесья на склоне СЗ
экспозиции, как по сравнению с выше лежащей горной тундрой, так и с криволесьем на
склоне встречной экспозиции.
Коэффициент корреляции динамики Тсутср подстилок и атмосферного воздуха на
протяжении 80 суток был равным для горной тундры на склоне СЗ экспозиции и участков
березового криволесья: r = 0.92.
На протяжении июля и по 22 августа Тсутср атмосферного воздуха превышала
таковую в подстилках горно-тундрового пояса, как и горнолесного. Но начиная с 7
сентября, Тсутср подстилки горно-тундрового пояса не поднималась выше Тсутср
атмосферного воздуха, тогда как подстилки горнолесного пояса на обоих склонах были
теплее воздуха и, следовательно, излучали тепло (рис. 5.22).
75
Тсутср
Рис. 5.22 Сравнение летней динамики среднесуточной температуры подстилки (Тсутср,
°С) на участках березового криволесья и горной тундры на склоне СЗ экспозиции и
среднесуточной температуры атмосферного воздуха в июле-сентябре 2017 года.
На протяжении всего периода исследования с июля по август максимальные
внутрисуточные значения температуры (Тсутmax) в подстилке горной тундры запаздывали
по сравнению с горнолесным участком на одноименном склоне (до 16:00–18:00 часов
против 12:00-14:00 часов в БКСЗ), но в меньшей степени по сравнению с горнолесным
участком на склоне встречной экспозиции (18:00 - 20:00). Это свидетельствует о большем
влиянии фактора «экспозиция склона» на различие в суточной динамике и интенсивности
прогрева горных подстилок по сравнению с фактором высотной поясности.
Таблица 5.7 Максимальный прогрев атмосферного воздуха и подстилки в поясах
березового криволесья и горной тундры на склоне СЗ экспозиции.
Атмосферный воздух
Дата
Время
15.07.2017
16.07.2017
Подстилка БКСЗ
Дата
Время
15:00
15:00
Тсутmax,
ºС
+19.8
+20.4
15.07.2017
16.07.2017
29.07.2017
15:00
+22.0
30.07.2017
15:00
01.08.2017
Подстилка ТЛИШ-СЗ
Дата
Время
16:00
12:00
Тсутmax,
ºС
+13.8
+16.7
15.07.2017
16.07.2017
16:00
18:00
Тсутmax,
ºС
+14.0
+13.5
29.07.2017
12:00
+17.2
29.07.2017
16:00
+15.1
+20.6
30.07.2017
12:00
+15.4
30.07.2017
18:00
+13.7
15:00
+10.8
01.08.2017
14:00
+11.7
01.08.2017
14:00
+11.5
03.08.2017
15:00
+16.2
03.08.2017
12:00
+15.4
03.08.2017
14:00
+12.5
13.08.2017
15:00
+14.6
13.08.2017
14:00
+14.4
13.08.2017
14:00
+13.2
05.09.2017
06.09.2017
07.09.2017
15:00
15:00
15:00
+16.1
+16.5
+15.2
05.09.2017
06.09.2017
07.09.2017
14:00
12:00
12:00
+11.8
+12.0
+11.5
05.09.2017
06.09.2017
07.09.2017
16:00
16:00
16:00
+8.6
+8.8
+8.4
Примечание: максимальный прогрев воздуха регистрировался в 15:00 на метеостанции
«Центральная»
76
В целом из трех исследованных участков ущелья Скальное (БКСЗ, БКЮВ и ТЛИШ-СЗ)
наибольшее
запаздывание
в
сроках
максимального
прогрева
подстилки
было
зафиксировано на участке березового криволесья на склоне ЮВ экспозиции в июле (5
часов против 1-3), но максимальные значения температуры в сентябре были выше на
участках березового криволесья, чем в тундре, за счет их лучшего прогрева в июле и
сохранения накопленного тепла осенью под покровом леса.
При сравнении динамики среднесуточной температуры в подстилках горной
тундры (ТЛИШ-СЗ) и березового криволесья (БКСЗ) в каждый из месяцев вегетационного
сезона (июль, август, сентябрь) различия между высотными поясами оказались
достоверными во все месяцы за счет лучшего прогрева подстилки БКСЗ: на 0.5 °С по
максимальным значениям за июль (до +14.0 °С против +13.5°С в ТЛИШ-СЗ), на 1.0 °С в
августе (до +12.6 °С против +11.6°С) и на 2.4 °С в сентябре (до +9.6 °С против +7.3 °С).
Увеличение различий между высотными поясами одного склона к осени было связано с
более быстрым охлаждением подстилки горно-тундрового пояса по сравнению с
горнолесным поясом. Подстилка березового криволесья на встречном склоне также была
достоверно теплее, чем в горно-тундровом поясе (рис. 5.23, табл. 5.7).
77
Рис. 5.23 Динамика среднесуточной температуры подстилок (Тсутср, ºС) на участках
березового криволесья и горной тундры на склоне СЗ экспозиции в разные месяцы
вегетационного сезона 2017 г.
Таблица 5.7 Значения критерия Фишера (F) и уровня значимости (p) при сравнении
динамики среднесуточной температуры подстилок Тсутср между участками березового
криволесья и горной тундры на склоне СЗ экспозиции в летние месяцы 2017 г.
(однофакторный дисперсионный анализ ANOVA)
Месяц / Сравниваемые участки
Июль 2017
Август 2017
Сентябрь 2017
БКСЗ/ ТЛИШ-СЗ
F = 3.10, p = 0.08
F = 6.36 , p = 0.01
F = 16.95, p = 0.0002
Примечание. Различия достоверны при Fтабл (0.05) = 3.30.
Жирным выделены достоверные различия.
В данном случае значения коэффициента Фишера показывают достоверное
влияние фактора высотной поясности на различие температурной динамики в горных
подстилках одного склона: в БКСЗ достоверно теплее на протяжении трех месяцев
вегетационного сезона по сравнению с ТЛИШ-СЗ.
Среднелетняя температура подстилки за период измерений 80 сут (Тлетср) в ТЛИШСЗ
была достоверно ниже, чем в поясе БКСЗ: +9.1±0.3 °С против +10.1±0.3 °С (рис. 5.24,
табл. 5.8). При этом среднелетние температуры подстилок ТЛИШ-СЗ и БКЮВ достоверно не
отличались.
78
13
12
11
10
9
8
7
6
БКСЗ
ТЛИШ-СЗ
Рис. 5.24 Среднелетние значения температуры подстилки на участках березового
криволесья и горной тундры на склоне СЗ экспозиции в ущелье Скальное (Тлетср за
период 80 сут, °С). Участки: БКСЗ – березовое криволесье кустарничковое на склоне
северо-западной экспозиции, ТЛИШ-СЗ – тундра лишайниковая на этом же склоне.
Таблица 5.8 Значения t-критерия Стьюдента при сравнении среднелетних значений
температуры подстилок (Тлетср) между участками березового криволесья и горной
тундры на склоне СЗ экспозиции
Период / Высотные пояса
июль–сентябрь 2017
(n = 80 сут)
БКСЗ / ТЛИШ-СЗ
2.70
Примечание. Различие достоверно при t (158;0.05) ≥ 1.97.
Средняя за каждый из месяцев температура (средняя ежемесячная, Тмесср) в
подстилках БКСЗ и ТЛИШ-СЗ в июле была сходной: +11.7 °С и +11.4 °С (различия
недостоверны), а в августе в подстилке БКСЗ достоверно превышала таковую и в ТЛИШ-СЗ, и
в БКЮВ: +10.5 °С против +9.6 и +10.0 °С. В сентябре эти различия были выражены еще
сильнее из-за более быстрого осеннего охлаждения подстилки в горной тундре. Тмесср
составила +7.2 °С в подстилке БКСЗ, +6.6 °С в БКЮВ и лишь +5.3 °С в ТЛИШ-СЗ (рис. 5.25.,
табл. 5.9).
79
14
Тмесср
Июль 2017
Август 2017
12
10
Сентябрь 2017
8
6
4
2
БКСЗ
ТЛИШ-СЗ
БКСЗ
ТЛИШ-СЗ
БКСЗ
ТЛИШ-СЗ
Рис. 5.26 Средние ежемесячные значения температуры подстилок (Тмесср, ºС)
на участках березового криволесья и горной тундры на склоне СЗ экспозиции в разные
месяцы вегетационного сезона 2017 г.
Таблица 5.10 Значения t-критерия Стьюдента при сравнении средних ежемесячных
значений температуры подстилок (Тмесср) между участками березового криволесья и
горной тундры на склоне СЗ экспозиции в разные месяцы вегетационного сезона
Месяц / Сравниваемые
БКСЗ/ ТЛИШ-СЗ
участки
Июль 2017
1.76
Август 2017
2.52
Сентябрь 2017
4.12
Примечание. Различия достоверны при t (60;0.05) ≥ 2.10.
В целом снижение Тмесср в августе по сравнению с июлем составило в подстилках
на склоне СЗ экспозиции 1.2-1.8 °С, в сентябре по сравнению августом около 3-4 °С и по
сравнению с июлем 4-6 °С. Осеннее снижение Тмесср атмосферного воздуха составило 3.5
°С в августе по сравнению с июлем, 4.9 °С в сентябре по сравнению с августом и 8.4 °С по
сравнению с июлем. При этом участок горной тундры на склоне СЗ экспозиции ближе к
атмосферному воздуху по потерям тепла в сезонной динамике.
Во все исследованные месяцы вегетационного сезона 2017 г. вариабельность
температуры в подстилке горной тундры несколько превышала значения для горнолесных
подстилок, а в целом за исследованный период составила около 29% против 22% в
горнолесных поясах (рис. 5.27).
80
Рис. 5.27 Значения коэффициента вариации (СV, %) средней ежемесячной температуры
(Тмесср) в подстилках березового криволесья и горной тундры на одноименном склоне.
За исследованный период 80 суток большая вариабельность температуры (т.е.
вариабельность Тлетср) в подстилке ТЛИШ-СЗ по сравнению с БКСЗ определялась различием
в минимальных значениях (разница составила 1.5 ºС), которые были ниже в горнотундровом поясе, чем в горнолесном, тогда как на участках березового криволесья на
склонах встречной экспозиции на различия вариабельности влияли максимальные
значения Тлетср подстилок. Разница между минимальными и максимальными значениями
Тлетср на участке горной тундры была наибольшей среди трех исследованных участков
ущелья Скальное: 10.2 ºС против 9.2 ºС в БКСЗ и 8.5 ºС в БКЮВ (рис. 5.28).
Рис. 5.28 Минимальные и максимальные значения температуры в подстилках березового
криволесья и горной тундры на одноименном склоне за исследованный сезон 2017 года
(80 сут.)
81
5.2.4 Суммы положительных и эффективных температур в подстилках высотных
поясов
В июле участок БКСЗ характеризовался большим числом дней с эффективной
температурой в подстилке ≥ +10 ºС: 25 против 21 дня на участке ТЛИШ-СЗ, как и на участке
БКЮВ. Число дней с Тсутср <+10 ºС было больше в подстилках ТЛИШ-СЗ и БКЮВ: по 8
против 4-х в БКСЗ (рис. 5.29).
сут.
сут.
сут.
Рис. 5.29 Число дней с Тсутср ≥ +10 ºС и <+10 ºС в подстилках на одноименном склоне
северо-западной экспозиции БКСЗ и ТЛИШ-СЗ в июле, августе и сентябре 2017 (n суток 29,
31 и 20).
82
В августе число теплых дней с Тсутср ≥ +10 ºС уменьшилось до 20 в БКСЗ и 16 в
ТЛИШ-СЗ, и 11в БКСЗ и 15 в ТЛИШ-СЗ суток составляли дни с Тсутср <+10 ºС. В сентябре
Тсутср ≥ +10 ºС в подстилках уже не наблюдались ни на одном из участков.
Несмотря на сходное для трех исследованных участков число суток с
эффективными температурами ≥ +10 ºС и <+10 ºС в июле и августе и сентябре, сумма
положительных температур (∑Тсутср> 0 ºС) в каждый из этих месяцев была выше в
подстилке БКсз, чем в подстилке ТЛИШ-СЗ: на 20, 28 и 36 ºС соответственно. При этом в
июле атмосферный воздух прогревался лучше горных подстилок: ∑Тсутср воздуха была
выше на 91-111 ºС за июль и на 27-55 ºС за август. На протяжении сентября подстилка
березового криволесья на склоне СЗ экспозиции лучше сохраняла аккумулированное
летом тепло, а горно-тундровая быстрее охлаждалась. В сентябре в более прогретой
подстилке БКсз ∑Тсутср превышала таковую для атмосферного воздуха на 14 ºС и для
ТЛИШ-СЗ на 36 ºС (рис. 5.30).
83
Рис. 5.30 Сумма среднесуточных температур подстилок на участках березового
криволесья и горной тундры на склоне северо-западной экспозиции и атмосферного
воздуха (по данным метеостанции «Центральная») в июле, августе и сентябре 2017 г.
В целом за период исследования 80 суток в подстилках березового криволесья и
горной тундры на склоне СЗ экспозиции ∑Тсутср составила 727-811 ºС, что было на 104188 ºС ниже по сравнению с ∑Тсутср атмосферного воздуха (рис. 5.31). Подстилка ТЛИШ-СЗ
уступала по этому показателю БКСЗ на 84 ºС.
Рис. 5.31 Сумма среднесуточных температур (∑Тсутср, ºС) подстилок березового
криволесья и горной тундры на склоне северо-западной экспозиции и атмосферного
воздуха (по данным метеостанции «Центральная») за период 03.07-20.09.17 (n сут = 80).
84
5.3 Сравнение исследованных участков в горно-лесном и горно-тундровом поясах горы
Вудъяврчорр в полевые сезоны 2016 и 2017 гг.
Для 5 участков, исследованных в горно-лесном и горно-тундровом поясах горы
Вудъяврчорр в полевые сезоны 2016 и 2017 гг., проведено сравнение температурных
показателей и их динамики за два наиболее теплых летних месяца – июль и август (60
суток). Диапазон среднесуточных значений температуры (Тсутср) в подстилках на глубине
5 см составил от +5 до +17 °С (рис. 5.32).
VII
VIII
Рис. 5.32 Динамика среднесуточной температуры подстилок (Тсутср, ºС) за июль-август на
исследованных участках горно-лесного и горно-тундрового поясов на площадке
Ботанического цирка и в ущелье Скальное (n сут=60, сезоны 2016, 2017 гг.).
Наибольшим прогревом на протяжении июля и до 10 августа характеризовалась
подстилка ТЛИШ на площадке Ботанического цирка, наименьшим – ТЛИШ-СЗ. В этот период
различия в температурной динамике между двумя горно-тундровыми участками
определялись в первую очередь их положением на разных площадках (Ботанический цирк
и ущелье Скальное), которые были исследованы в разные полевые сезоны (2016 и 2017
г.г.), достоверно различающиеся по температурным условиям сезоны (рис. 5.33).
Рис. 5.33 Достоверное различие величины и динамики среднесуточной температуры
атмосферного воздуха на протяжении вегетационных сезонов 2016 и 2017 г.г.
85
Однако, начиная с 20-ых чисел августа в подстилках всех участков наблюдалась
сходная динамика Тсутср, связанная с уменьшением межсезонных различий в динамике
Тсутср атмосферного воздуха (см. рис. 5.32, 5.33). В частности, устойчивое осеннее
снижение Тсутср < +10 ºС в тундровых подстилках на площадке Ботанического цирка в
сезон 2016 г. отмечено с 25 августа и на всех участках в ущелье Скальное в сезон 2017 г. –
с 23 августа. Следовательно, к концу вегетационного сезона, когда температура воздуха
имеет сходные или более низкие значения по сравнению с температурой подстилок,
различия в температурной динамике, определяемые положением участков в пределах
горы Вудъяврчорр, а также межгодовыми различиями в прогреве атмосферного воздуха,
становятся невыраженными.
Достоверная корреляция летней динамики температуры в горных подстилках с
ходом Тсутср температуры атмосферного воздуха в сезоны 2016 и 2017 г.г. установлена
для всех исследованных участков (рис. 3.34). Коэффициент корреляции превысил уровень
0.90 и был выше для более сухой и тонкой подстилки тундры лишайниковой в
Ботаническом цирке (0.96).
Рис. 5.34 Корреляция динамики среднесуточной температуры подстилки (ºС) на участках
горно-лесного и горно-тундрового поясов г. Вудъяврчорр с температурой атмосферного
воздуха в сезоны 2016 и 2017 г.г.
Средние за два месяца значения температура (Тлетср) варьировали от +10.3±0.2 ºС
в ТЛИШ-СЗ на склоне СЗ экспозиции ущелья Скальное до 12.9±0.4 ºС в ТЛИШ на площадке
Ботанического цирка, при этом как наименьшие, так и наибольшие значения Тлетср были
характерны для подстилок горно-тундрового пояса (рис. 5.35).
86
16
15
14
13
12
11
10
9
8
БКСЗ
БКЮВ
ТЛИШ-СЗ
ТВОР
ТЛИШ
Рис. 5.35 Средние значения температуры подстилки на участках березового криволесья и
горной тундры в ущелье Скальное и на площадке Ботанического цирка за июль-август
2016 и 2017 г.г. (Тлетср, °С; 60 сут).
Сравниваемые значения достоверно отличались между всеми участками, но в
большей степени – между более сухой и тонкой подстилкой ТЛИШ и более холодной и
влажной БКЮВ, а в меньшей степени – между ТЛИШ/ТВОР и ТВОР/БКСЗ (табл. 5.10).
Таблица 5.10 Значения t-критерия Стьюдента при сравнении средних за июль-август
значений температуры подстилок между пятью исследованными участками
ТЛИШ/ТВОР ТЛИШ_СЗ/ТЛИШ ТЛИШСЗ/ТВОР ТЛИШ/БКСЗ ТЛИШ/БКЮВ ТВОР/БКСЗ ТВОР/БКЮВ БКСЗ/БКЮВ
tst
2.39
6.33
4.90
4.47
6.15
2.49
4.69
2.41
Примечание. Различие достоверно при t (118;0.01) ≥ 2.61.
Общей особенностью динамики температуры подстилок в самые теплые летние
месяцы была ее большая вариабельность в подстилках горно-тундровых поясов (как на
площадке Ботанического цирка в 2016 г., так и на склоне СЗ экспозиции в 2017 г.) по
сравнению с участками на склонах разной экспозиции горно-лесного пояса (рис. 5.36).
Это объясняется сглаживанием температурных колебаний в подстилках под пологие леса.
87
Рис. 5.36 Степень варьирования среднесуточной температуры подстилок на
исследованных участках горно-тундрового и горно-лесного поясов за июль-август 2016 и
2017 г.г. (значения коэффициента вариации СV, %; n сут=60).
Различия между участками горно-лесного пояса определялись преимущественно
различиями в максимальных среднесуточных значениях температуры подстилок и, в
меньшей степени, - различиями минимальных значений. В горно-тундровых подстилках
влияние на различие в вариабельности температурной динамики подстилок оказывала
разница как в минимальных, так и в максимальных значениях температуры (рис. 5.37).
Рис. 5.37 Минимальные и максимальные значения среднесуточной температуры
подстилок горно-тундрового и горно-лесных поясов на исследованных участках за июльавгуст 2016 и 2017 г.г. (n сут=60).
88
Сумма положительных температур ∑Тсутср подстилок за два наиболее теплых
летних месяца составила 620-670 ºС в горных подстилках ущелья Скальное в более
прохладное лето 2017 г. и превысила 700 ºС в горно-тундровых подстилках Ботанического
цирка в более теплый сезон 2016 г. (рис. 5.38).
Рис. 5.38 Сумма среднесуточных температур (∑Тсутср, ºС) на исследованных участках за
июль-август (n сут=60, сезоны 2016-2017 гг.).
Лучший прогрев подстилки на участках горной тундры Ботанического цирка
объяснялся как достоверно более теплым вегетационным сезоном 2016 года (рис. 5.38),
так и лучшим прогревом горной тундры на плато по сравнению с тундрой на склоне в
ущелье Скальное. Из участков березового криволесья большей суммой положительных
температур отличались лучше прогреваемые на протяжении летнего сезона подстилки на
склоне СЗ экспозиции по сравнению с ЮВ (см. рис. 5.17, 5.18).
В наиболее теплые месяцы лета участки ТЛИШ и ТВОР на площадке Ботанического
цирка характеризовались большим числом дней с эффективной среднесуточной
температурой в подстилках ≥ +10 ºС по сравнению с участками горно-тундрового и горнолесного поясов ущелья Скального: 50-51 против 37-45. Число дней с Тсутср < +10 ºС на
этих участках было меньше: 9-10 против 15-23 соответственно (рис. 5.39).
89
Рис. 5.39 Число дней с Тсутср ≥ +10 ºС и < +10 ºС в июле-августе 2016 и 2017 гг.
в подстилках исследованных горных участков (n сут=60).
Обобщая полученные данные по температурным показателям и их летней
динамике в экосистемах горы Вудъяврчорр, можно выделить три фактора, оказывающие
дифференцирующее влияние на температурный режим горных подстилок: «сезонность»,
«экспозиция горного склона» и «высотная поясность» (табл. 5.11).
Таблица 5.11 Факторы, оказывающие дифференцирующее влияние на температурный
режим горных подстилок
Фактор
Фактор сезонности
Высотная поясность
Экспозиция склонов
(только в июле)
Показатели, на которые влияет фактор
Сезонное изменение температуры атмосферного воздуха и
общий ход динамики температуры в горных подстилках
(достижение эффективных значений температуры весной и
обратный переход через пороговые значения осенью;
поглощение или излучение тепла подстилками).
Усиление различий, вызванных факторами высотной
поясности и экспозиции склонов, при переходе от июля к
сентябрю.
Достоверные различия среднемесячных температур в
подстилках разных поясов.
Различия в минимальных и максимальных
внутрисуточных и среднелетних значениях
температуры в подстилках.
Достоверные различия в динамике среднесуточных
температур в подстилках.
Сезонная вариабельность температуры в подстилках.
Сроки перехода температуры в подстилках через
среднесуточное значение <+5 ºС (в сентябре).
Достоверные отличия Тмесср июля в подстилках.
Достоверные отличия динамики температуры.
Количество дней с эффективными Тсутср ≥ +10 ºС.
Сумма положительных температур в подстилке.
90
Фактор сезонности является основным и определяет сезонное изменение
температуры атмосферного воздуха, которая влияет на процессы прогрева и охлаждения
подстилок, а, следовательно, на сезонную смену процесса поглощения тепла подстилками
на процесс его излучения в осенний период.
Высотная
поясность
определяет
достоверные
различия
среднемесячных,
минимальных и максимальных внутрисуточных и среднелетних значений температуры в
подстилках;
различия в динамике среднесуточных
температур, в ее
сезонной
вариабельности, в сроках перехода через среднесуточное значение температуры < +5 ºС в
конце вегетационного сезона (в сентябре). Эти различия проявляются для горно-лесного и
горно-тундрового
поясов
на
протяжении
всего
вегетационного
сезона,
причем
усиливаются от июля к сентябрю, то есть так же подвержены влиянию фактора
сезонности.
Экспозиция
горных
склонов
определяет
различия
в
таких
показателях
температурного режима горно-лесных подстилок, как: среднемесячные и максимальные
значения температуры, число суток с эффективными Тсутср ≥ +10 и < +10 ºС, сумма
положительных температур в подстилке. Однако достоверное дифференцирующее
влияние этого фактора установлено для горно-лесных подстилок только в самый теплый
месяц вегетационного сезона – июль.
Результаты исследования температурного режима в 2016 и 2017 годах в целом
оказались сопоставимы с данными исследований, выполненных нами в разных высотных
поясах на склонах Хибинских гор Юкспорр и Суолайв в 2015 году, а также с данными за
2013 и 2014 г.г. по летним температурам подстилок на склонах гор Рисчорр, Партомчорр
и в долине реки Кунийок между горами Путеличорр и Парттомчорр (см. табл. 4.6).
Диапазон среднеиюльских температур в подстилках горно-лесного пояса составил
от +9 С° в сосняках межгорной долины до +13 С° в БК на склоне СЗ экспозиции (табл.
5.12., Приложение 1) и был выше в горно-тундровых поясах: от +11.0 до +18 С° на склоне
З экспозиции (см. Приложение 3).
В августе подстилки горно-таежных лесов прогревались до +10 … +12 °С, то есть
на 1.5 °С выше, чем в июле (Приложение 2), а диапазон температур горно-тундровых
подстилок сузился от +11 до + 14 °С (на склоне З экспозиции) (Приложение 4).
Значения среднемесячной температуры сентября были сопоставимы в подстилках
горно-лесных и горно-тундровых поясов и составляли около +6 … +7 °С (Приложение 5).
Таким образом, различия в степени прогрева подстилок, определяемые высотной
поясностью и экспозицией склонов, в летней динамике наиболее выражены в самом
91
теплом месяце – июле и уменьшаются между горно-лесными и горно-тундровыми
поясами к осени.
Таблица 5.12 Сводная таблица температурных показателей горно-тундровых и горнолесных подстилок Хибинских гор, исследованных за период 2013-2017 гг.
Гора
Партомчорр
ГорноВысота
Экспозиция
растительный над ур.
склона
пояс
м., м
ЮВ
С
Рисчорр
СЗ
СЗ
Долина
р. Кунийок
межгорная
долина
Плато
Юкспорр
ЮВ
ЮВ
З
Суолайв
З
З
Цирк
Цирк
Вудъяврчорр
СЗ
СЗ
ЮВ
Северотаежный
Горнотундровый
Березовые
криволесья
Горнотаежный
Горнотаежный
Горелый
сосняк
Горнотундровый
Горнотундровый
Березовые
криволесья
Горнотундровый
Березовые
криволесья
Горнотаежный
Горнотундровый
Горнотундровый
Горнотундровый
Березовые
криволесья
Березовые
криволесья
Среднемесячная температура подстилки
Июль
Август
M ± m, ºС Max, min
M ± m, ºС
290-310
Нет данных
12.7 ± 0.4
430
Нет данных
11.0 ± 0.3
360-380
Нет данных
11.4 ± 0.2
290-310
Нет данных
12.0 ± 0.3
235
8.5 ± 0.3
236
9.2 ± 0.2
710-730 12.2 ± 0.4
625-645 11.8 ± 0.4
460-490 12.2 ± 0.3
387-550 17.9 ± 0.3
328-340 13.4 ± 0.3
260-270 11.7 ± 0.3
545
14.8 ± 0.3
547
13.0 ± 0.2
510
11.0 ± 0.3
392
11.07± 0.3
390
10.9 ± 0.3
+12.0
+6.4
+12.1
+7.4
+15.9
+5.6
+15.4
+7.0
+14.9
+8.5
+22.7
+10.6
+16.6
+8.8
+14.3
+7.7
+17.5
+12.9
+14.6
+11.8
+13.5
+8.6
+14.0
+8.7
+13.0
+8.3
10.7 ± 0.2
10.1 ± 0.2
12.0 ± 0.2
11.2 ± 0.5
12.0 ± 0.3
14.5 ± 0.7
12.5 ± 0.4
11.9 ± 0.3
11.1 ± 0.4
10.7 ± 0.3
9.6 ± 0.3
10.5 ± 0.3
11.9 ± 0.3
Max, min
+16.8
+9.3
+13.9
+5.5
+13.8
+8.8
+15.7
+8.8
+12.0
+8.1
+12.6
+8.8
+16.4
+7.2
+16.6
+6.3
+15.9
+8.9
+22.3
+9.1
+18.0
+8.8
+16.2
+9.0
+14.2
+5.5
+13.0
+6.5
+11.6
+6.7
+12.6
+7.8
+12.2
+7.5
Примечание: красным выделены максимальные за июль-август среднесуточные значения
температуры, синим - минимальные значения.
92
Выводы
1. Летняя динамика среднесуточной температуры подстилок в сезоны 2016, 2017 гг.
имела общий ход в горно-лесных экосистемах на склонах встречной экспозиции и на
участках горной тундры на плато и на склоне: прогрев горных подстилок выше порога
эффективных температур +10 °С на протяжении июля, обратный осенний переход через
этот порог, начиная с 23-25 августа, и осеннее снижение температуры через порог +5 °С
со второй декады сентября.
2.
Во
всех
исследованных
горно-растительных
поясах
летняя
динамика
среднесуточной температуры подстилок определялась динамикой температуры более
прогретого атмосферного воздуха (коэф. Корреляции превысил 0.90) и была выражена
сильнее для более сухих подстилок: тундры лишайниковой (r 0.96) по сравнению с
тундрой вороничной (r 0.94) на площадке Ботанического цирка и для участка березового
криволесья на склоне СЗ экспозиции (r 0.92) по сравнению со склоном ЮВ экспозиции (r
0.90) в ущелье Скальное.
3. Начиная с 20-х чисел августа (с 23 числа в ущелье Скальное в сезон 2017 г. и с 25
числа на площадке Ботанического цирка в сезон 2016 г.) среднесуточная температура
атмосферного воздуха была устойчиво ниже среднесуточной температуры горных
подстилок, что можно рассматривать как косвенный показатель перехода подстилок от
процесса поглощения тепла из внешней среды к процессу его излучения.
4. Дифференцирующее влияние на температурный режим горных подстилок
оказывают факторы: «сезонность»,
«экспозиция склона»,
«высотная поясность».
Большинство достоверных различий температурных показателей (различия в величине и
динамике
среднемесячных
температур,
сезонной
и
суточной
вариабельности
температуры, сроках перехода температуры в подстилках через пороговые величины +5 и
+10 ºС) определялось высотной поясностью. В оба сезона (2016, 2017) общей
закономерностью для участков горной тундры на плато и на склоне была большая
вариабельность летней динамики температуры горно-тундровых подстилок по сравнению
с горно-лесными.
Достоверное влияние фактора экспозиции горных склонов на рассмотренные
температурные показатели проявлялось в поясе березовых криволесий только в наиболее
теплом месяце – июле, когда лесные подстилки на склоне СЗ прогревались раньше и
лучше по сравнению со склоном ЮВ экспозиции. Фактор сезонности определяет общий
ход динамики температуры в горных подстилках и является более мощным фактором,
93
усиливающим различия связанным с влиянием факторов высотной поясности и
экспозиции горных склонов.
94
Список литературы
1.
Аврорин, Н.А. Материалы по растительности Хибинских гор / Н.А. Аврорин, М.Х.
Качурин, А.А. Коровкин // Тр. СОПС АН СССР, Сер. Кольск. - 1936. - № 11. - С. 3–95.
2.
Александрова
В.Д.
Геоботаническое
районирование
Нечерноземья
РФСР/
Александрова В.Д., Юрковская Т.К.-. Л.: Наука. Ленинградское отделение, 1989. -64 с.
3.
Н. А. Алексеенко, Н. Е. Королева, А. А. Волкова «Изучение закономерностей
распределения
растительного
покрова
хибинского
горного
массива
с помощью картографического метода международная научно-практическая конференция
"использование
современных
информационных
технологий
в
ботанических
исследованиях". Тезисы докладов. Институт проблем промышленной экологии Севера
КНЦ РАН, Полярно-альпийский ботанический сад-институт КНЦ РАН, Мурманское
отделение Русского ботанического общества; Редакторы: Е.А. Боровичев, Д.А. Давыдов,
Н.Е. Королева. Апатиты: КНЦ РАН,2017. С. 9-11.
4.
Атлас Мурманской области. М.: ГУГК, НИГЭИ, ЛГУ, 1971. - 34 с.
5.
Белицина, Г.Д. Почвоведение: учебник для университетов. В 1 ч. Почва и
почвообразование/ Г.Д. Белицина, В.Д. Василевская, Л.А. Гришина и др. - М.: высш.шк., 1988. -400 с.
6.
Белов Н.П. Почвы Мурманской области. /Белов Н.П., Барановская А.В. Л.: Наука, -
1969. - 148 с.
7.
Владыченский А.С. Особенности горного почвообразования. Издательство: Наука,
- 1998. -187 с.
8.
Особенности почв трех горно-растительных поясов юго_западной части Хибин /
А.С. Владыченский, В.М. Телеснина, Е.Г. Богомолова, Т.В. Подольская // Вестник Моск.
ун_та. Сер. 17 Почвоведение. - 2004. - № 1. - С. 3–11.
9.
Дюкарев, Е.А. Амплитуда суточного хода температуры торфяной почвы / Е.А.
Дюкарев // Вестник Томского государственного университета. - 2012. - № 365. - С. 201–
205.
10.
Зенкова, И.В. Материалы к почвенной фауне Хибинского горного массива на
примере горы Вудъяврчорр / И.В. Зенкова, В.В. Пожарская, А.А. Похилько // Вестник
МГТУ. - 2009. - Т.12. - №3. - С. 516-524.
11.
Зенкова, И.В. Высотное распределение почвенной фауны Хибин / И.В. Зенкова,
В.В. Пожарская // Почвоведение. - 2011. - № 9. - С.1083-1093.
12.
Зенкова, И.В. К характеристике летней динамики температуры подстилок в горах
Хибинского массива (Мурманская область) // Фундаментальные и прикладные вопросы
95
лесного почвоведения: Материалы докладов VI Всероссийской научной конференции по
лесному почвоведению с международным участием. – Сыктывкар: Коми НЦ УрО РАН,
2015. С. 85-87.
13.
Иванова Е.Н. Почвы Хибинских тундр. / Иванова Е.Н., Колосов Н.А. М.: АН СССР,
-1937. - Ч. 2. -76 с.
14.
Иванюк
Г.Ю.
Синергетические
принципы
прогнозирования
и
поисков
месторождений полезных ископаемых. М.: ГЕОКАРТ-ГЕОС, -2009. -392 c.
15.
Качинский Н.А. Физика почвы. Ч. 1. М.: Высшая школа. – 1965. -460 с.
16.
Кольская энциклопедия. В 5 т. Т. 1. А — Д / Гл. ред. А. А. Киселѐв. — СПб.: ИС;
Апатиты: КНЦ РАН, 2008. — 600 с.
17.
Комлев, Л.В. О возрасте щелочных интрузий Хибинских и Ловозерских тундр
(Кольский полуостров) / Л.В. Комлев, А.Л. Михалевская, С.И. Данилович // Докл. АН
СССР. - 1961. - Т. 136. - № 1. - С.171–174.
18.
Королева, Н.Е. Синтаксономический обзор горнотундровой растительности Хибин
/ Н.Е. Королева // Бюллетень МОИП. Отделение биологии. 2001. – Т.106. - № 4. – С. 50-57.
19.
Коряков Г.Я. Гидрогеологические условия Хибинских апатитовых месторождений
// Хибинские апатитовые месторождения. М.: МГУ. - 1965. – 580 с.
20.
Крючков, В.В. О факторах, определяющих верхний предел березы и ели в
Хибинских горах / В.В. Крючков // Вестн. МГУ. – 1957. - №3. – С. 58-71.
21.
Крючков, В.В. Факторы определяющие верхние пределы растительных поясов в
Хибинских горах / В.В. Крючков // Ботанич. журнал. 1958. - Т.43. - № 6. – С. 16.
22.
Крючков, В.В. Границы древесной растительности как фиксаторы климатических
условий / В.В. Крючков // Информ. сборн. о работе географического ф-та МГУ по МГГ.
1958. - № 3. – С. 47.
23.
Крючков В.В. Некоторые данные о температуре почв в различных растительных
сообществах Мурманской области. М.-Л., 1961. 33 с.
24.
Лаврова М.А. Четвертичная геология Кольского полуострова. М.-Л.: АН СССР, -
1960. - 239 с.
25.
вод
Мазухина С.И. Условия формирования природных поверхностных и подземных
Кольского
Севера
(на
примере
Хибинского
массива).
Изд.: Мурманский
государственный технический университет (Мурманск) -2010. -133 с.
26.
Мазухина С.И. Формирование поверхностных и подземных вод Хибинского
горного массива / отв. ред. В.А. Маслобоев. – Апатиты: КНЦ РАН, -2012. – 173 с.
27.
Мазыро М. М. Почвы Хибинских тундр. -М.: АН СССР, 1936. Ч. 1. - 70 с.
96
28.
Манаков
К.Н.
Закономерности
биологического
круговорота
минеральных
элементов и почвообразование в биогеоценозах трех горно-растительных поясов. /
Манаков К.Н., Никонов В В. Апатиты: КФ АН СССР, - 1979. - 65-94 с.
29.
Мишкин Б.А. Флора Хибинских гор, ее анализ и история (под ред. С.В. Юзепчука).
М.-Л.: АН СССР, 1953. 113 с.
30.
Никонов В.В. Почвообразование на северном пределе сосновых биогеоценозов. Л.:
Наука, - 1987. - 142 с.
31.
Никонов В.В. Почвообразование в Кольской Субарктике / Никонов В.В.,
Переверзев В.Н. Л.: Наука. - 1989. - 168 с.
32.
Переверзев В.Н. Почвообразование в биогеоценозах Хибинских гор. Апатиты: изд-
во? -1979. -113 с.
33.
Переверзев В.Н. Почвообразование на рыхлых и кристаллических породах в
Северной Фенноскандии /под ред. д.б.н. Г.М. Кашулиной. − Апатиты: КНЦ РАН, - 2013. −
158 с.
34.
Переверзев В.Н., Алексеева Н.С., Полях О.Н. Генетические особенности и
органическое вещество почв Хибинского горного массива. Апатиты: КФ АН СССР, 1979.
- 3-56 с.
35.
Переверзев, В.Н. Генетические особенности почв природных поясов Хибинских
гор / В.Н. Переверзев // Почвоведение, - 2010. - №5 – С. 548-557.
36.
Перель Т.С. Распространение и закономерности распределения дождевых червей
фауны СССР Издательство: М.: Наука. - 1979. - 157 c.
37.
Похилько А.А. Сезонный ритм развития фитоценозов в трех растительных поясах
Хибинских гор в 1985-1989 годах // Флористические и геоботанические исследования
Мурманской области. – Апатиты: Кольский филиал АН СССР-1993. - С. 81-106.
38.
Раменская М.Л. Анализ флоры Мурманской области и Карелии. Л.: Наука, - 1983. -
216 с.
39.
Россолимо, Т.Е. Высотное распределение и термопреферендум жужелиц в Хибинах
/ Т.Е. Россолимо // Зоол. журн., 1989. - Т. 68. - № 4. - С. 58-65.
40.
Рыболов Л.Б. Сравнительная характеристика населения дождевых червей в
Карелии и полярно-альпийском ботаническом саду на Кольском полуострове //
Современные экологические проблемы Севера. Апатиты: КНЦ РАН, 2006. В 2-х ч. Часть
2. С. 176-177.
41.
Рябцева К.М. Хибины. М.: Знание, - 1975. - 63 с.
97
42.
Семко А.П. Гидротермический режим почв лесной зоны Кольского полуострова.
Апатиты: Кольский филиал АН СССР, - 1982. - 134 с.
43.
Ушакова, Г.И. Особенности формирования и трансформации подстилки в лесных
биогеоценозах Хибин / Г.И. Ушакова // Почвоведение. – 1999. - №12. - С. 1463-1469.
44.
Ферсман А.Е. Полезные ископаемые Кольского полуострова. М.-Л.: АН СССР,
1941. – 358 с.
45.
Фридолин В.Ю. Животно-растительное сообщество горной страны Хибин. М.-Л.:
АН СССР, 1936. 293 с.
46.
Шляков Р. Н., Печеночные мхи Севера СССР. Вып. 2. Печеночники: Гербертовые -
Геокаликсовые / Р. Н. Шляков. - Л.: [б. и.], 1979. - 191 с. - Б. ц.
47.
Шмакова Н.Ю., Ушакова Г.И., Костюк В.И., Горно-тундровые сообщества
Кольской Субарктики (эколого-физиологический аспект). - Апатиты: КНЦ РАН, 2008. –
167 с.
48.
Штабровская,
И.М.
Сравнительная
динамика
температуры
подстилки
в
лишайниковой и кустарничковой тундре Хибин / И.М. Штабровская, И.В. Зенкова //
Труды XIV Всероссийской (с международным участием) Ферсмановской научной сессии
ГИ КНЦ РАН (Апатиты, 3-4 апр. 2017 г.). - Апатиты, 2017. - С. 461-464.
49.
Эколого-экономическое обоснование национального парка Хибины.: Апатиты,
1999. 78 с.
50.
Эколого-экономическое обоснование национального парка Хибины.: Апатиты,
2014. 133 с.
51.
Яковлев Б.А. Климат Мурманской области. Мурманск: Мурманское книжное
издательство, - 1961. - 200 с.
52.
Lindroth С. H. Ground Beetles (Carabidae) of Fennoscandia. A Zoogeographie Study.
Part I. Speciphic Knowledge Regarding the Species. Washington: Amerind Publishing Co Pvt.
Ltd., 1992. 630 p.
53.
Poppius, B. Die Coleopteren-Fauna der Halbinsel Kanin II Acta Soc. / В. Poppius //
Faun. Flora Fenn. - 1909. - Bd. 31. - №8. - S. 1-55.
54.
Poppius, B. Die Coleopteren des arctischen Gebiets II / В. Poppius // Fauna Arctica. -
1910. - V. 1. - S. 291-447.
55.
Zenkova, I.V., Rapoport, I.B. Diversity and high-altitude distribution of earthworms in
the Khibiny Massive (Murmansk region) // Advances in Earthworm Taxonomy VI (Annelida:
Oligochaeta) / Ed. by M. Kasparek: Proceedings of the 6 th International Oligochaete Taxonomy
98
Meeting, 6th IOTM (Palmeira de Faro, Portugal, 22-25 April, 2013). - Heidelberg (Germany):
Taylor & Francis, 2014. - P. 141-151.
56.
Zinserling. Материалы по растительности северо-востока Кольского полуострова.
М.-Л., изд-во АН СССР, 162 с., 1935.
57.
Земледелие
от
«А»
до
«Я» [Электронный
ресурс].
–
Режим
доступа:
http://racechrono.ru/pochvovedenie – Почвообразование. – (Дата обращения: 25.04.2018).
58.
Большой информационный архив [Электронный ресурс]. – Режим доступа:
http://big-archive.ru/ – Почвоведение. – (Дата обращения: 24.01.2018).
59.
Расписание погоды [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://rp5.ru/ –
Данные метеостанции «Центральная». – (Дата обращения: 17.11.2017).
60.
Хибины - Горы - Тундра [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://hibiny-
land.ru/ – Особенности Хибинского горного массива. – (Дата обращения: 14.12.2017).
99
Приложение 1
Карта-схема среднеиюльской температуры в подстилках горно-лесных поясов Хибин
(собственные данные за 2016 и 2017 гг. и привлеченные данные 2013-2015 гг.)
Примечание. Обозначение участков:
В БКкуст.мох.трав., ЮВ, 390 м – гора Вудъяврчорр, березовое криволесье
кустарничковое-травяно-моховое, склон ЮВ экспозиции;
В, БК куст., СЗ, 392 м – гора Вудъяврчорр, березовое криволесье кустарничковое, склон
СЗ экспозиции;
С БК куст.трав., З, 340 м – гора Суолайв, березовое криволесье, склон З экспозиции;
Юк БК куст., ЮВ, 490 м – гора Юкспорр, березовое криволесье, склон ЮВ экспозиции;
Долина р. Кун., С гор, 236 м. – долина реки Кунийок, сосновый лес горелый;
Долина р. Кун., С куст.мох.лиш., 236 м – длина реки Кунийок, сосняк кустарничково –
мохово-лишайниковый.
100
Приложение 2
Карта среднеавгустовской температуры в подстилках горно-лесных поясов Хибин
(собственные данные за 2016 и 2017 г.г. и привлеченные данные 2013-2015 гг.)
Примечание. Обозначение участков:
В БКкуст.мох.трав., ЮВ, 390 м – гора Вудъяврчорр, березовое криволесье
кустарничковое-травяно-моховое, ЮВ экспозиция;
В, БК куст., СЗ, 392 м – гора Вудъяврчорр, березовое криволесье кустарничковое, СЗ
экспозиция;
П СЕ лес, ЮЗ, 295 м – гора Партомчорр, сосново-еловый лес, ЮЗ экспозиции;
Р БК куст.мох, СЗ, 377м – гора Рисчорр, березовое криволесье кустарничковое-моховое,
СЗ экспозиция;
Р ЕБ лес, СЗ, 295 м – гора Рисчорр, елово-березовый лес, СЗ экспозиция;
С БК куст.трав., З, 340 м – гора Суолайв, березовое криволесье, З экспозиция;
Юк БК куст., ЮВ, 490 м – гора Юкспорр, березовое криволесье, ЮВ экспозиция;
Долина р. Кун., С гор, 236 м – долина реки Кунийок, сосновый лес горелый;
Долина р. Кун., С куст.мох.лиш., 236 м - долина реки Кунийок, сосняк кустарничково–
мохово-лишайниковый.
101
Приложение 3
Карта среднеиюльской температуры в подстилках горно-тундровых поясов Хибин
(собственные данные за 2016 и 2017 гг.)
Примечание. Обозначение участков:
В Твор.Бот. Цирк на плато,547 м – гора Вудъяврчорр, тундра вороничная, площадка
Ботанического цирка на плато, 547 м;
В Тлиш.Бот. Цирк на плато, 545 м – гора Вудъяврчорр, тундра лишайниковая, площадка
Ботанического цирка на плато, 545 м;
В Тлиш., СЗ, 510 м – гора Вудъяврчорр, тундра лишайниковая на склоне СЗ экспозиции
ущелья Скальное;
Юк Т куст. мох., ЮВ, 644 м – гора Юкспорр, тундра кустарничково-моховая, ЮВ
экспозиция;
Юк Т куст.мох. на плато, 730 м – гора Юкспорр, высокогорная тундра кустарничковомоховая на плато.
102
Приложение 4
Карта среднеавгустовской температуры в подстилках горно-тундровых поясов Хибин
(собственные данные за 2016 и 2017 гг. и привлеченные данные 2013 г.)
Примечание. Обозначение участков:
В Твор.Бот.Цирк на плато, 547 м – гора Вудъяврчорр, тундра вороничная, площадка
Ботанического цирка на плато;
В Тлиш.Бот.Цирк на плато, 545 м – гора Вудъяврчорр, тундра лишайниковая, площадка
Ботанического цирка на плато;
В Тлиш., СЗ, 510 м – гора Вудъяврчорр, тундра лишайниковая на склоне СЗ экспозиции
ущелья Скальное;
Юк Т куст.мох., ЮВ, 644 м – гора Юкспорр, тундра кустарничково-моховая, ЮВ
экспозиция;
Юк Т куст.мох. на плато, 730 м – гора Юкспорр, высокогорная тундра кустарничковомоховая на плато;
Р Т лиш.куст., СЗ, 430 м – гора Рисчорр, тундра лишайниково-кустарничковая, СЗ
экспозиция.
103
Приложение 5
Карта среднесентябрьской температуры в подстилках горно-тундровых и горно-лесных
поясов Хибин (собственные данные за 2016 и 2017 гг. и привлеченные данные 2013 г.)
Примечание. Обозначение участков:
В БКкуст.мох.трав., ЮВ, 390 м – гора Вудъяврчорр, березовое криволесье кустарничковотравяно-моховое, ЮВ экспозиция;
В, БК куст., СЗ, 392 м – гора Вудъяврчорр, березовое криволесье кустарничковое, СЗ
экспозиция;
В Твор.Бот.Цирк на плато, 547 м – гора Вудъяврчорр, тундра вороничная, площадка
Ботанического цирка на плато;
В Тлиш.Бот.Цирк на плато, 545 м – гора Вудъяврчорр, тундра лишайниковая, площадка
Ботанического цирка на плато;
В Тлиш., СЗ, 510 м – гора Вудъяврчорр, тундра лишайниковая на склоне СЗ экспозиции
ущелья Скальное;
Юк БК куст., ЮВ, 490 м – гора Юкспорр, березовое криволесье, ЮВ экспозиция;
Т куст.мох., ЮВ, 644 м – гора Юкспорр, тундра кустарничково-моховая, ЮВ экспозиция;
Юк Т куст.мох. на плато, 730 м – гора Юкспорр, высокогорная тундра кустарничковомоховая на плато.
104
Приложение 6
Публикации автора по теме магистерской диссертации:
1. Штабровская, И. М. Сравнительная динамика температуры подстилки в
лишайниковой и кустарничковой тундре Хибин / И. М. Штабровская, И. В. Зенкова //
Труды XIV Всероссийской (с международным участием) Ферсмановской научной сессии
ГИ КНЦ РАН (Апатиты, 3-4 апр. 2017 г.). - Апатиты, 2017. - С. 461-464.
2. Штабровская, И. М. Исследование температуры горных почв хибин с
использованием автоматических термодатчиков. / И. М. Штабровская, И. В. Зенкова //
Международная
научно-практическая
конференция.
Использование
современных
информационных технологий в ботанических исследованиях Тезисы докладов. Институт
проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН, Полярно-альпийский ботанический
сад-институт КНЦ РАН, Мурманское отделение Русского ботанического общества;
Редакторы: Е.А. Боровичев, Д.А. Давыдов, Н.Е. Королева. 2017. С. 134-136.
105
Отзывы:
Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв