Известия РАН. Серия географическая, 2020, T. 84, № 4, стр. 530-540

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Для оценки темпов пространственной динамики мангровых зарослей были использованы спутниковые снимки космических программ Landsat 4 и Landsat 8. Их архивы за 4 десятилетия находятся в открытом для научных исследований доступе. Нами были использованы космические изображения двух периодов. Снимки камеры TM спутника Landsat-4 за 1988–1989 гг. и данные прибора OLI спутника Landsat-8 за 2017–2018 гг. (табл. 1 ). В тексте снимки первой группы обозначены как 1988 г., второй – как 2018 г. Были выбраны снимки с минимальной площадью облачности в кадрах: от 0 и до 7%. Пространственное разрешение всех спутниковых снимков, вовлеченных в анализ, составляло 30 м на пиксель. Общая исследованная площадь в пределах снимков составила 434.12 тыс. га.

Классификация изображений в целях выявления мангровой растительности на космических снимках проведена на основании спектральных признаков дешифрирования. Предварительная оценка информативности показала предпочтительность обработки спутниковых изображений видимого (0.53–0.60 мкм), ближнего инфракрасного (0.53–0.60 мкм) и коротковолнового инфракрасного (0.53–0.60 мкм) спектральных диапазонов. Тематическая обработка цифровых изображений в этих спектральных диапазонах позволила провести разделение ландшафтов мангровой зоны на пять категорий:

1) мангровая растительность (лесопокрытая площадь >10%, включая древесную и кустарниковую растительность);

2) водная поверхность (реки, озера и морская акватория прибрежной зоны);

3) сельскохозяйственные земли (рисовые поля, плантации овощей, кустарниковых и древесных многолетних культур и т.д.);

4) аквакультура (искусственные водоемы и комплексы гидротехнических сооружений для выращивания креветок, крабов и рыбы);

5) другие земли (населенные пункты, дороги, пустоши).

Геометрическая трансформация и тематическая обработка спутниковых изображений проводилась в программе SCANEX Image Processor v 5.1.46. Для формирования обучающей выборки были созданы векторные маски объектов, ограничивающие образы классов мангровой растительности и ее антропогенных аналогов, с наиболее типичными спектральными характеристиками, выявленные и верифицированные в процессе полевых изысканий. Дальнейшая тематическая обработка изображения проводилась методом управляемой классификации на заданное число классов. Результаты прошли векторизацию и генерализацию с исключением из анализа объектов с площадью менее 100 м². Создание серий тематических карт и анализ динамики площадей выполнен в программe ArcGIS v.10. Первоначально методика была отработана для территории провинции Камау [1].

Предварительное полевое обследование территории было проведено в марте 2018 г. Результаты тематической обработки спутниковых снимков были верифицированы натурным обследованием в феврале–марте 2019 г.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Площадь мангров в 7 провинциях дельты Меконга по данным съемки 1988 г. составила 111.1 тыс. га (табл. 2). Более половины (70.0 тыс. га или 63%) мангровых лесов были сосредоточены в южной провинции – Камау (рис. 1). Провинция Чавинь на восточном побережье занимала второе место (15.2 тыс. га или 14%). Наименьшие площади выявлены в северо-восточных провинциях: Тьензянг и Бакльеу, чуть более 1.5 тыс. га в каждой (1.5–1.7% от общей площади мангровых зарослей).

Рис. 1.

Мангровые леса в дельте Меконга в 1988 г.

К 2018 г. площадь мангров сократилась на треть: суммарная площадь мангровых зарослей в семи провинциях была равна 75.8 тыс. га (68% от площади на 1988 г.). Суммарные потери составили 35.2 тыс. га. Интенсивность изменений и их направление были различны на разных участках побережья дельты. Около 70% мангровых зарослей было утрачено в этот период в провинции Чавинь, более 40% – в провинции Кьензянг; в 4 провинциях площадь потерь составляла от 17 до 35%. Небольшие по площади мангры провинции Сокчанг потеряли за 30 лет всего 6%, а в провинции Бакльеу площадь земель под манграми, наоборот, увеличилась более чем в полтора раза. К 2018 г., по-прежнему, самой богатой манграми провинцией остается южная – Камау (рис. 2), а самыми бедными – Бакльеу и Тьензянг. Провинция Чавинь со второго места в списке переместилась на пятое.

Рис. 2.

Мангровые леса в дельте Меконга в 2018 г.

Прямое сопоставление площади мангровой растительности в 1988 и 2018 гг. позволяет оценить скорость исчезновения мангров в 32% от исходной за 30 лет или около 1% в год. Однако, эта оценка не вполне корректна: цифра потерь в 35 тыс. га является суммарной для двух процессов – исчезновения мангров и их восстановления. Трансформация мангровых зарослей включает их исчезновение, восстановление и перераспределение в пространстве.

Анализ устойчивости пространственных границ мангровых зарослей приводит к гораздо более высоким значениям скоростей трансформации мангровых лесов в регионе. В пределах своих границ осталась лишь треть площадей мангровых лесов дельты – 36.4 тыс. га. На территории в 74.6 тыс. га произошло замещением мангровой растительности, что отчасти компенсировалось появлением новых мангров на площади в 39 тыс. га.

Причины происходящих изменений можно выявить, раздельно анализируя трансформацию мангров в другие типы угодий (табл. 3) и обратный этому процесс восстановления мангровой растительности (рис. 3, 4, табл. 4). Наибольший вклад в трансформацию мангров вносило развитие аквакультуры: площади искусственных прудов и дамб на месте бывших мангров составили 53.0 тыс. га, т.е. почти половину от побережья, занятого манграми в 1988 г. Второй по значимости фактор – разрушение (абразия) берегов с последующим замещением участков мангровых лесов морской водной поверхностью (18.0 тыс. га, или 24% от суммарных потерь). Расширение сельскохозяйственных территорий, сооружение новых дорог, расширение населенных пунктов дают небольшой вклад в трансформацию естественных ландшафтов побережья (около 5.5%).

Рис. 3.

Исчезновение мангров в дельте Меконга за период с 1988 по 2018 г.

Рис. 4.

Появление новых мангров за период с 1988 по 2018 г.

Восстановление мангров на ранее трансформированных участках также широко распространено на обследованном побережье (см. рис. 4). Наибольший прирост площадей молодых мангров обеспечивается за счет забрасываемых хозяйств аквакультуры и перехода от чистой аквакультуры к креветочно-мангровым хозяйствам. Он составил к 2018 г. более 20.0 тыс. га (см. табл. 4). Распространение мангров на новообразовавшихся к 2018 г. аккумулятивных участках побережья (на месте водной поверхности 1988 г.) произошло на площади 17.0 тыс. га. Развитие молодых мангров на бывших сельскохозяйственных угодьях и других земель было несущественным – чуть более 1.5 тыс. га суммарно.

В балансе площадей мангровых зарослей и других типов угодий ведущую роль играет замещение естественных мангров акваториями искусственно регулируемых гидротехнических сооружений – аквакультурой. Только половина их площадей была компенсирована восстановлением мангровых зарослей или креветочно-мангровыми хозяйствами. Баланс отступания и прироста берегов оказался практически нулевым, с небольшим превышением роли абразионных процессов, 18.3 тыс. га мангров были замещены водной поверхностью, а на 17.4 тыс. га происходил обратный процесс. Практически нулевой баланс наблюдался между площадями мангров и сельскохозяйственных угодий.

Пространственные различия в масштабах и направлении трансформации мангровых зарослей достаточно велики (см. рис. 3 и 4). Дифференцированный анализ пространственной динамики мангров по провинциям (см. табл. 3 и 4) показывает существенные различия не только в их суммарной площади, но и в направлении и характере их трансформации за последние тридцать лет. Изменения, связанные с аквакультурой затронули в наибольшей степени провинцию Камау. Больше трети от исходной площади мангров было замещено аквакультурой. В то же время, более половины мангров Камау расположены на месте бывшей аквакультуры. Практически все потери мангров в провинции Чавинь (11.5 тыс. из 13.4 тыс. га) тоже связаны с замещением мангровой растительности аквакультурой. Обратный процесс затронул гораздо меньшие площади, что привело, в итоге, к высоким относительным потерям мангров.

В целом в дельте Меконга доля сохранившихся мангров, т.е. присутствующих в границах 1988 г., составила 48% от современной площади. Для разных провинций она варьировала в пределах от 26 до 55%. Наибольшие площади ненарушенных мангров сохранились на юге – в провинции Камау, небольшие участки выявлены в провинциях западного побережья (рис. 5).

Рис. 5.

Участки мангров, сохранившихся без изменений с 1988 по 2018 г.

Скорости трансформации мангров по провинциям демонстрируют большой разброс: для 6 провинций из 7 зафиксировано уменьшение общей площади, для одной (провинция Бакльеу) – увеличение в полтора раза. Для остальных провинций скорость сокращения площади мангров, рассчитанная от площади в 1988 г., составляла от 0.5 до 2.5% в год.

ОБСУЖДЕНИЕ

Динамика мангровой растительности в дельте Меконга определяется двумя группами факторов: антропогенными, связанными с изменением характера природопользования в регионе и природными, связанными с процессами абразии и аккумуляции донных отложений в прибрежной зоне. Следует заметить, однако, что за ними также может стоять антропогенная трансформация стока Меконга [14].

В конце ХХ в. основной вклад в сокращение мангровых зарослей вносила их вырубка и замещение прудами аквакультуры [20]. Наибольший масштаб и по нашим, и по литературным данным эти процессы имели в провинциях Камау и Чавинь [4, 27]. Падение популярности аквакультуры было связано с падением эффективности марикультур и изменением мер хозяйственного регулирования [30]. В последние десятилетия “чистая” аквакультура в виде открытых прудов постепенно замещается смешанными креветочно-мангровыми хозяйствами [24]. В балансе площадей эти хозяйства дают положительный эффект, а их экологическая эффективность и степень соответствия естественным манграм требуют отдельного обсуждения.

Второе направления антропогенного воздействия на мангры дельты – это искусственные посадки мангров. Традиционно, такие посадки устраиваются для защиты побережий от волновой абразии. Они проводятся в последние десятилетия во всех провинциях и приобретают большой размах.

Естественный процесс, стоящий за динамикой мангров в дельте Меконга, это перераспределение донных отложений вдоль побережья. На восточных побережьях преобладают процессы абразии, на западных – аккумуляции донных отложений. Полностью естественным этот процесс назвать нельзя, так как наблюдаемые изменения в динамике донных отложений многие исследователи связывают с увеличением количества дамб в среднем и верхнем течении Меконга [14], а также с развитием системы каналов в южной части дельты [11]. Побережье провинций дельты – это чередование абразионных и аккумулятивных участков (карта и оценка интенсивности процессов приведена в работе [14]), причем скорость как абразии, так и аккумуляции достигает значительных величин – до 22.7 м/год [14]. И на абразионных, и на аккумулятивных участках берегов ведутся интенсивные работы по культивированию мангров.

В результате, современная динамика мангровой растительности является отражением разнонаправленных природных и антропогенных процессов, происходящих с разными скоростями. Наши расчеты позволяют дать интегральную оценку результатов этих процессов за тридцатилетний интервал и выявить средние для периода скорости исчезновения и восстановления мангровой растительности. Более точный прогноз требует дробного анализа динамики мангров во времени. Скорость оборота искусственных насаждений составляет в южных провинциях Вьетнама около 20 лет. В этом возрасте идут в рубку посадки Rhizophora apiculate – основного вида мангров в креветочно-мангровых хозяйствах ([3] и данные авторов, полученные из бесед с местными жителями). Таким образом, за исследованный период времени в районах, занятых мангрово-креветочной аквакультурой, мог произойти полный цикл трансформации растительности, который остался незамеченным, так как попал между периодами съемки.

Результаты нашего анализа позволяют оценить только среднюю скорость сокращения площади мангров в дельте Меконга, которая составляет около 1% в год. За 30 лет она сократилась примерно на 30%. Эта оценка не учитывает трансформацию мангровых лесов и их перераспределение в пространстве. Условно “нативными”, сохранившимися в своих прежних границах, можно считать лишь около половины существующих сегодня мангровых лесов юга Вьетнама (см. рис. 5).

Средняя скорость исчезновения мангров (1% в год), полученная нами, близка к минимальным оценкам для Вьетнама, и меньше, чем средние значения для Юго-Восточной Азии и в мире – 1–2% [8]. Оценка в 60–70% потерь мангров за три десятилетия [28] становится ближе к реальности, если принимать в расчет не абсолютное сокращение площади мангровой растительности, а скорость ее суммарной трансформации, включая изменение границ в пространстве. В таком понимании это совпадает с нашей оценкой площади мангровых лесов, сохранившихся в постоянных границах – 33% от общей площади мангров в 1988 г.

Существующие расхождения отчасти объясняются различиями в определении области исследования. Непосредственно к дельте Меконга относятся семь прибрежных провинций. Для них суммарная площадь мангровой растительности определена нами в 111.0 тыс. га в 1988 г. и в 75.8 тыс. га для 2018 г. В географические границы южного Вьетнама (Намки) входит еще один участок побережья, расположенный к северу от провинции Тьензянг, в нижнем течении рр. Вамко, Сайгон и Донгнай. Здесь находится большой участок мангрового леса в границах биосферного резервата Канзё. Прежде эта территория относилась к провинции Донгнай, теперь парк административно передан г. Хошимин. Его площадь составляет 75.74 тыс. га, из которых мангры занимают на 2012 г. около 32.0 тыс. га (40% – естественные леса, остальное – лесные посадки) [29]. Динамика мангров этого района за период 1989–2014 гг. описана в [17]. Если включать эту территорию в расчеты, то площадь мангров на юге Вьетнама составляет сейчас немногим более 107.0 тыс. га. Эта величина близка с оценками ФАО [9], но меньше, чем оценки других авторов [5, 18].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В оценках современной площади мангровой растительности Вьетнама и скоростей ее изменения существует большой разброс. Использование стандартизованных данных и единых методических подходов к выделению мангровой растительности по данным дистанционного анализа позволило точнее оценить ее современную площадь для дельты Меконга и определить среднюю скорость деградации за тридцатилетний период. Суммарные потери составили 35.21 тыс. га, а их скорость – около 1% в год в среднем за 30 лет.

Основными причинами сокращения площади мангровой растительности явились ее замещение прудами аквакультуры и абразия берегов. Восстановление мангров происходит за счет зарастания прудов аквакультуры, перехода к совмещенной мангрово-креветочной аквакультуре и появлению новых мангровых зарослей на аккумулятивных берегах.

Мангры очень динамичны, трансформация их растительности сводится не только к сокращению или увеличению площади зарослей – происходит постоянное их перераспределение в пространстве. Контуры мангровой растительности постоянно изменяются. В пределах своих границ за 30 лет осталось менее половины площади современных зарослей мангров.