Книга: Основы геоэкологии

VI.2.3. Геоэкологические особенности бессточных областей мира

VI.2.3. Геоэкологические особенности бессточных областей мира

С точки зрения гидрологического режима территории мира делятся на три группы: а) области со стоком в Мировой океан; б) области со стоком в замкнутые депрессии, в настоящее время не соединяющиеся с океаном (бессточные области); в) области, не образующие стока (или дающие его чрезвычайно редко). Площадь двух последних категорий вместе взятых – около 35 млн км², что составляет около 1/4 площади суши мира, причем подавляющую часть образуют области со стоком в замкнутые депрессии. К ним относятся столь большие территории, как бассейн Каспийского моря, Аральского моря, оз. Лобнор в Китае, оз. Чад и р. Окаванго в Африке и многие другие. Эти области выделяются своими специфическими природными особенностями, и благодаря им они отличаются столь высокой реакцией на деятельность человека в бассейне, что этот вопрос заслуживает специального обсуждения.

Как правило, бессточные области располагаются в аридных районах, где потенциальное испарение с поверхности бассейна (испаряемость) за год превышает годовой слой осадков. Обычно сток формируется в верхней части бассейна, так называемой зоне формирования стока, где слой осадков больше потенциального испарения. В нижней части бассейна, так называемой зоне рассеивания стока, осадки меньше испарения. Река в этой части бассейна питания уже не получает (это так называемая транзитная река), а приходящий сверху сток реки расходуется на испарение, инфильтрацию в берега и пр. и постепенно сокращается вниз по течению реки. Оставшийся речной сток достигает концевого водоема, обычно озера или болота, и также в конце концов расходуется на испарение.

Простейшее уравнение водного баланса концевого водоема выглядит следующим образом:

R + Ps – E = ?W,

где R – сток в водоем, Ps – осадки на поверхность водоема, E – испарение с поверхности водоема, ?W – изменение объема воды в водоеме.

Вследствие бессточности концевого водоема все изменения водного баланса озера, в конечном итоге, отражаются в изменении его объема, а значит, и в изменении уровня воды озера. Как мы уже знаем, изменения состояния бассейна хорошо отражаются в режиме стока с него. Поэтому природные колебания водного баланса бассейна, в конечном итоге, определяют колебания уровня воды. В отличие от проточных озер, значительные колебания уровня воды – отличительная природная особенность бессточных озер.

Деятельность человека в бессточном бассейне часто оказывает самое серьезное влияние на режим концевого водоема. Поскольку бессточные бассейны обычно располагаются в аридных районах, или, что то же, в областях недостаточного увлажнения, в этих районах необходимо орошение сельскохозяйственных земель. По мере развития орошения увеличивается водозабор из реки и, соответственно, сокращается приток в концевой водоем. Вследствие деятельности человека происходит перестройка гидрологических процессов во всем бассейне, что влечет за собой изменение всей природно-хозяйственной системы.

Самым ярким и трагическим примером взаимосвязи деятельности человека в бессточном бассейне и гидрологического режима реки и озера является современная история Аральского моря, отражающая крупнейшую в мире геоэкологическую катастрофу. Состояние этого большого бессточного озера с еще недавно солоноватой водой зависит от гидрометеорологической обстановки в бассейнах рек Амударья и Сырдарья. Водные ресурсы этих рек при выходе из гор составляют примерно 110 км³ в год. Они традиционно, в течение тысячелетий, использовались на орошение наиболее удобных территорий у подножия гор. Площади традиционного орошения были около 5 млн га, расходовавшие около половины водных ресурсов. В Аральское море поступало около 55 км³ воды в год, что обеспечивало относительную стабильность его уровня и других гидрологических характеристик. Арал был четвертым по площади озером мира.

Начиная с конца 1950-х гг. в бассейне Арала осуществлялась государственная политика развития ирригации, в основном в целях увеличения производства хлопка. К концу 1980-х гг. площади орошения увеличились приблизительно наполовину; при этом потери воды в каналах и на полях превосходили все разумные пределы. В частности, был построен Каракумский канал, забирающий из Амударьи не менее 10 км³ в год. Несмотря на преимущественно песчаные грунты, ложе канала в основном не облицовано и потери на фильтрацию чрезвычайно велики.

В результате развития орошения речной сток в Арал начал убывать, и в 1980 г. обе реки впервые не достигли Арала. В 1980-х гг. приток речных вод составлял лишь несколько кубических километров в год. Море быстро сокращалось, а соленость воды увеличивалась (табл. 10).

Таблица 10

Изменения основных характеристик Аральского моря

В многоводные для Центральной Азии 1992–1994 гг. приток Амударьи был 18,8—28,9 км³, а Сырдарьи – 4,6–8,9 км³. Это замедлило, но не остановило падение уровня воды Арала. Все посты наблюдений за уровнем воды обсохли, и наблюдения прекратились. Соленость воды достигла морской (около 35 г/л).

Резкое увеличение солености воды полностью погубило рыбное население моря. Исчезли многие ценные эндемичные виды рыб, привыкшие к существованию в солоноватой воде озера и пресной воде рек, в зависимости от стадий их развития. Вместе с рыбой исчезло процветающее рыболовство, а население лишилось занятости. На бывшем дне образовалась соляная пустыня, развеваемая ветром, так что прилегающие территории получают за год более 500 кг солей на гектар. Деградировали уникальные экосистемы пойменных лесов долины и дельты Амударьи и Сырдарьи. Соленость воды в низовьях рек увеличилась до 1,5–2 г/л, а иногда и до 3 г/л, при большом количестве растворенных остатков пестицидов. Несмотря на это, во многих селениях речная вода все еще вынужденно используется как источник питьевого водоснабжения.

В результате комплекса обстоятельств заболеваемость населения Приаралья увеличилась за последние 20 лет в 20 раз. Число случаев заболеваний раком в Каракалпакии в семь раз превышает средний показатель для бывшего СССР. Анемией страдает более 90 % населения. В Нукусе все 35 взятых образцов материнского молока оказались непригодны для питания младенцев. Детская смертность в низовьях Амударьи и Сырдарьи стала сравнимой с наиболее отсталыми странами мира, превысив 110 на 1000 новорожденных. Территория Приаралья превратилась в зону экологического бедствия.

Положение выше по течению Амударьи и Сырдарьи не намного лучше. Преобладает монокультура хлопка, которую можно поддерживать при очень высоком уровне использования удобрений, пестицидов и дефолиантов. Чрезвычайно высоки потери воды из магистральных каналов и оросительных систем. При этом дренажные воды накапливаются в бессточных понижениях рельефа, образуя в пустыне болота и озера, два из которых, Сарыкамыш и Арнасай, имеют весьма значительные размеры.

Многолетнее, фактически принудительное использование труда учащихся на сборе хлопка стало одной из причин низкого качества школьного и высшего образования. К этим факторам следует добавить очень высокий прирост населения, в особенности сельского, плохое медицинское обслуживание, высокий уровень безработицы при малой мобильности коренного населения. Все эти процессы сплелись в сложный клубок взаимозависимости человека и природы, то есть естественных, социальных, экономических и политических проблем, индикатором которых является состояние Аральского моря. Поэтому и решение геоэкологических проблем Арала может быть достигнуто только посредством долгосрочной программы всестороннего развития всех стран, находящихся в его бассейне, при условии сотрудничества между ними. Так неправильно выбранная стратегия развития водного хозяйства привела к крупнейшему геоэкологическому кризису. На примере Арала мы видим также центральную роль водных ресурсов и водного хозяйства в развитии, или, скорее, деградации крупного региона.

Многие бессточные озера засушливых областей мира испытывали во вторую половину этого столетия общую тенденцию понижения уровня воды. К ним относятся, например, Балхаш, Иссык-Куль, Чад, Туркана, Лобнор и др. Наряду с естественными причинами падения уровня, роль деятельности человека велика, а во многих случаях она стала определяющей, как и в случае с Аралом.

Особая ситуация с Каспийским морем. Волга приносит около 80 % всего притока речной воды в это крупнейшее озеро мира и определяет основные черты колебаний его уровня. Отличительной чертой Каспия являются весьма значительные и относительно резкие колебания уровня моря. За историческое время, то есть примерно за 2500 лет, уровень воды колебался в пределах от 20 до 34 м ниже уровня Мирового океана. Весьма типичны колебания уровня на 1,5 м за 10 лет, или на 10 м за 1000 лет.

Средний годовой баланс Каспийского моря за 1900–1985 гг. выглядит следующим образом (км³ за год):[7]

Средний годовой дефицит уравнения водного баланса (-12 км³) соответствовал падению уровня воды на 3,1 см.

С начала столетия до 1929 г. уровень воды был относительно стабилен, с флуктуациями около 26,2 м ниже уровня океана. В 1930–1941 гг. вследствие маловодья рек, в том числе Волги, объясняемого в основном естественными причинами, уровень упал на 1,8 м. За 1942–1977 гг. уровень снизился еще на 1,3 м. Наинизший уровень был отмечен в 1977 г., когда он был равен 29,0 м. С тех пор и до 1997 г. уровень поднимался, достигнув 26,5 м.

Колебания уровня воды на 90 % объясняются естественными причинами, но все же на 10 % они обусловлены антропогенными причинами, так что даже столь большое озеро не является исключением из общего правила, и можно ожидать, к сожалению, дальнейшего усиления роли человека в колебаниях уровня Каспия.

Длительное падение уровня Каспия в 1930–1977 гг. привело к ошибочному мнению о необратимости его дальнейшего снижения вследствие антропогенной деятельности в бассейне (в первую очередь заполнение новых водохранилищ и забор воды на орошение). В результате все новые сооружения были привязаны к низкому уровню воды Каспия, и при современном росте уровня они подвергаются периодическому или постоянному затоплению, принося огромные экономические потери. К этой категории относятся населенные пункты, железные и автомобильные дороги, места добычи и транспортировки нефти и газа, портовые сооружения и др. На плоских берегах Каспия широко развиты штормовые нагоны воды, когда уровень поднимается на 3–4,5 м и вода проникает вглубь территории на 30–50 км.

Долгосрочная стратегия хозяйственного использования побережья Каспия должна учитывать его характерную особенность – значительные и пока непредсказуемые изменения уровня воды. Отметка моря минус 25 м принята как основной уровень для планирования и проектирования в России и Казахстане. При этом капитальные сооружения не должны располагаться ниже уровня минус 23 м.

Каспийское море, и в особенности его северная часть, отличается очень высокой рыбной продуктивностью благодаря теплой воде мелководья с большим количеством биогенных веществ. К тому же этот водоем – важнейшее в мире вместилище осетровых пород рыб, дающее 90 % их мирового улова. Вследствие антропогенной деятельности в бассейне Каспия уловы сокращаются, качество осетровых снижается и доля их в уловах уменьшается. Основные причины сокращения уловов: плотины на реках бассейна, являющиеся препятствием для проходных рыб, мечущих икру в верхней части течения рек; перехват биогенных веществ плотинами, в особенности соединений фосфора, адсорбируемых на тонких частицах речных наносов, отлагающихся в водохранилищах; загрязнение воды в результате всех видов антропогенной деятельности; хищнический, плохо контролируемый лов рыбы.

Каспийское море и прилегающие территории содержат наибольшие в мире запасы газа и третьи по размеру запасы нефти. Значительная часть этих запасов залегает на берегах и в донных геологических структурах моря. Высокое уже сейчас нефтяное загрязнение угрожает заметно усилиться, а сопутствующие нефти и газу геоэкологические инженерные проблемы, такие как разливы нефти, пожары и загрязнение воздуха, деградация ландшафтов и др., могут, без надлежащего контроля, создать еще одну область экологического бедствия.

Любая бессточная область, включая Каспийское море и его бассейн, представляет собой единую природно-хозяйственную систему, которая должна управляться из единого центра. Это не наблюдается на Каспии. Более того, в поисках быстрых, краткосрочных прибылей от нефти и газа делаются попытки разделить море на участки, принадлежащие разным странам. В таком случае Каспийское море практически неизбежно превратится в мертвый и грязный водоем, на дне которого все еще будут значительные запасы горючих ископаемых, может быть, уже ненужных вследствие высоких эмиссий парниковых газов и потому значительного изменения климата.