Добыча полезных ископаемых играет большую роль в экономике регионов. При этом горнодобывающая промышленность коренным образом изменяет окружающие ландшафты и оказывает огромное влияние на местные экосистемы. Наиболее уязвимы арктические и субарктические регионы.
Систему анализа степени этого влияния разработала и апробировала руководитель геоинформационного центра Института геологии КарНЦ РАН Наталья Крутских. Изучение космоснимков позволило оценить, как изменялся ландшафт, в том числе лесные и водные объекты, на территории Костомукшского железорудного месторождения. Она проанализировала космоснимки за период с 1978 по 2019 год.
Для работы использовались космоснимки программы Landsat. Ученый по спектральным данным спутниковых изображений провела классификацию поверхности земли и выделила пять классов: горный или карьер; открытая поверхность, земля; вода; лес, густая растительность; болота, скудная растительность.
При сравнении полученных изображений отчетливо виден масштаб изменений. Например, в 70-х годах – в самом начале разработки карьера – первый класс отмечен минимально. К 1990 году он занимает площадь 17,4 кв. км, а к 2019 году размеры карьера увеличиваются втрое до 55,5 кв. км. Наиболее интенсивно площадь увеличивается в 2006–2014 гг., темпы прироста составляют 2,2 кв. км в год.
Меняется и площадь класса «лес». Максимальной она была в начальный период. В 1978 году лесные массивы занимали здесь 500,4 кв. км. К 2006 году площадь леса составляла уже 340,9 кв. км. К 2019 году часть вырубок заросла и размер класса вновь увеличился.
Дешифрирование космоснимков ярко демонстрирует изменения водных объектов, говорят ученые. Образование водохранилища на Костомукшском озере приводит к более чем двукратному увеличению площади класса «вода»: с 29,3 кв. км в 1978 году до 62,6 – в 1990 г. Затем озеро начинают использовать для хранилища «хвостов» – отходов обогащения полезных ископаемых, состоящих из пустой породы. В результате постоянного их намывания доля класса «вода» снизилась, и в 2019 году ее площадь составила 53,8 кв. км.
По словам ученых, добыча полезных ископаемых приводит к нарушению режима подземных вод и появлению вокруг карьера депрессионной воронки, которая увеличивается в размерах по мере роста и осушения карьера. Конус депрессии формируется при откачке воды из скважины – котлована, горной выработки.
Исследование показало, что наибольшие отрицательные изменения проявляются для всех классов растительности в пределах конуса депрессии. При этом травы и кустарники меньше реагируют на изменение уровня грунтовых вод, а древесный ярус, особенно лиственные, сильнее. Наиболее чувствительна к антропогенному влиянию растительность водно-болотных угодий. Также отмечено, что на участках, ранее вовлеченных в зону депрессии, наблюдается адаптация растительности к водному стрессу, – отметила Наталья Крутских.
На примере Костомукшского месторождения ученый отработала методику исследования, в дальнейших планах апробировать ее на других схожих объектах в северном регионе. Такая оценка изменения ландшафтов необходима для принятия мер по защите экосистемы.
Результаты исследования опубликованы в международном журнале Physics and Chemistry of the Earth.
