«Карстовые явления и связанные с ними экологические процессы в Савинском районе Ивановской области»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Савинская средняя школа

Исследовательский проект

«Карстовые явления и связанные с ними экологические процессы

в Савинском районе Ивановской области»

                                                                Автор: Клюева Валерия Сергеевна

                                                                               ученица 5 класса

                                Руководитель:

п. Савино

2026 год

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Введение ………………………………………………………………………..    3

Теоретическая часть ……………………………………………………………   5

Описание карстовых явлений в Савинском районе ………………………….   5

Практическая часть ……………………………………………………………  9

Изучение влияния карстовых явлений на экологию Савинского района ...   9

Выводы ………………………………………………………………………....  13

Список литературы …………………………………………………………….  14

Введение

Карстовые явления - это совокупность процессов растворения и выщелачивания растворимых горных пород (известняков, доломитов, гипсов, солей) подземными и поверхностными водами с образованием пустот, пещер, воронок и других форм рельефа.

Ключевыми механизмами карстообразования являются:

·         растворение - химическое взаимодействие воды с растворимыми породами;

·         выщелачивание - вынос растворённых веществ;

·         суффозия - механический вынос мелких частиц водой;

·         обрушение - разрушение кровли подземных полостей.

Основными особенностями развития карста являются:

1.     Наличие растворимых пород (в Савинском районе - известняки карбона и гипсы пермского периода).

2.     Трещиноватость пород - обеспечивает циркуляцию воды.

3.     Движение воды (поверхностного и подземного стока).

4.     Достаточное количество осадков для активизации процессов растворения.

5.     Особенности рельефа, способствующие концентрации воды.

Основные формы карстового рельефа:

·         поверхностные: воронки, западины, поноры, карры;

·         подземные: пещеры, полости, каналы;

·         переходные: колодцы, шахты.

Типы карста по глубине залегания растворимых пород:

·         открытый (голый) - породы выходят на поверхность;

·         покрытый - породы перекрыты нерастворимыми отложениями (характерен для Савинского района).

Экологическая роль карста заключается в:

·         формирование уникальных водных экосистем (карстовых озёр);

·         создание специфических местообитаний для редких видов растений и животных;

·         влияние на гидрологический режим территории;

·         участие в формировании почвенного покрова и микроклимата.

Актуальность: Савинский район характеризуется широким распространением карстовых форм рельефа (воронок, озёр, западин), которые:

·         влияют на гидрологический режим территории;

·         формируют уникальные биотопы с высоким биоразнообразием;

·         могут представлять опасность для инфраструктуры и населения;

·         требуют охраны как ценные природные объекты.

Комплексное изучение карстовых процессов необходимо для рационального природопользования и сохранения экологического равновесия района.

Цель проекта: изучить карстовые явления в Савинском районе Ивановской области и оценить их влияние на местные экологические процессы.

Задачи проекта:

1.     Изучить геологические и гидрологические условия, способствующие развитию карстовых процессов в районе.

2.     Провести инвентаризацию и картирование основных карстовых форм (воронок, озёр, западин) в ключевых участках района.

3.     Исследовать гидрохимические показатели воды в карстовых водоёмах.

4.     Оценить биологическое разнообразие экосистем, связанных с карстовыми формами.

5.     Проанализировать антропогенное воздействие на карстовые объекты и их окружение.

6.     Разработать рекомендации по охране карстовых ландшафтов и рациональному природопользованию.

Гипотеза: карстовые процессы в Савинском районе оказывают существенное влияние на экологическую обстановку территории, формируя специфические условия для развития флоры и фауны, а также создавая потенциальные риски для хозяйственной деятельности человека.

Теоретическая часть

Описание карстовых явлений в Савинском районе

Геологические предпосылки развития карста в Савинском районе Ивановской области, расположенной в зоне, где активно проявляются карстовые процессы.

Рис 1.  Геологическая карта ивановской области

Литологический состав пород: в разрезе территории присутствуют растворимые породы — известняки и доломиты карбонового возраста (20–30 м), а также гипсы и ангидриты пермского возраста (10–20 м). Эти породы подвержены химическому выветриванию под действием воды.

1.     Трещиноватость пород: естественные трещины и зоны дробления в известняках и гипсах облегчают проникновение воды вглубь массива, ускоряя процессы растворения.

2.     Гидрогеологические условия: наличие активного водообмена между поверхностными и подземными водами способствует развитию карстовых полостей.

3.     Рельеф: полого-волнистая равнина с небольшими перепадами высот обеспечивает медленный сток воды, что увеличивает время её контакта с растворимыми породами.

Карстовые формы рельефа образуются в результате следующих процессов:

·         Растворение пород водой, содержащей углекислый газ (CO2​) или другие кислоты.

·         Вымывание мелких частиц из трещин и полостей, что приводит к их расширению.

·         Обрушение кровли карстовых полостей при достижении критического размера пустот.

·         Аккумуляция материала в понижениях рельефа, что может приводить к заболачиванию.

В Савинском районе распространены следующие карстовые образования:

·         Воронки — округлые или овальные понижения с крутыми стенками. Могут быть сухими или заполненными водой. Пример: воронка у д. Курмыш диаметром 8 м, глубиной 3,5 м.

Фото 1. Карстовая воронка в «Большом лесу» (у д. Курмыш)

·         Карстовые озёра - водоёмы, образовавшиеся в результате заполнения водой карстовых воронок или провалов. Примеры: озеро Филатовское, Глубоковское озеро.

Фото 2. Филатовское озеро

·         Западины - плоские понижения, часто заболоченные, возникшие на месте древних карстовых провалов.

·         Провалы - свежие обрушения кровли карстовых полостей, представляющие опасность для инфраструктуры. Пример: провал у д. Боняково (2020 г., диаметр 5 м, глубина 2 м).

Карстовые водоёмы Савинского района имеют ряд характерных черт:

·         Непостоянный уровень воды из‑за связи с подземными полостями.

·         Слабая проточность или её отсутствие, что способствует зарастанию и заболачиванию (например, озеро Филатовское).

·         Специфический химический состав воды, обусловленный растворением гипсов и известняков.

·         Наличие родников на берегах или дне озёр (например, Вязовское озеро ранее питалось 9 родниками).

Карстовые формы рельефа играют важную роль в местных экосистемах:

·         Создают уникальные биотопы. Например, оз. Западное является местом обитания гадюк и ужей.

·         Поддерживают биоразнообразие. Заболоченные берега озёр и западин служат средой обитания для редких видов растений (рогоз, осока, вахта трёхлистная и др.).

·         Влияют на гидрологический режим территории, регулируя сток поверхностных и подземных вод.

·         Служат местами гнездования и кормежки водоплавающих птиц.

Карстовые объекты Савинского района испытывают нагрузку со стороны человека:

·         Рекреационное использование (отдых, рыбалка) приводит к загрязнению берегов (пример: следы кострищ и мусора на озере Филатовском).

·         Сельскохозяйственная деятельность вблизи озёр и воронок может усиливать эрозию и загрязнение воды.

·         Строительство в зонах активного карста опасно из‑за риска провалов (пример: провал у д. Боняково в 15 м от жилого дома).

·         Заболачивание и заиливание водоёмов из‑за нарушения естественного водообмена.

Ряд карстовых объектов Савинского района имеет статус памятников природы (например, воронка у д. Курмыш). Для их сохранения необходимо:

·         проводить мониторинг состояния карстовых форм;

·         ограничивать хозяйственную деятельность в уязвимых зонах;

·         организовывать экологическое просвещение населения;

·         разрабатывать планы рационального природопользования с учётом карстовых рисков.

Таким образом, карстовые явления в Савинском районе представляют собой сложную систему взаимосвязанных геологических, гидрологических и экологических процессов. Их изучение и охрана необходимы для сохранения природного баланса территории и обеспечения безопасности населения.

Практическая часть

Изучение влияния карстовых явлений на экологию Савинского района

Для комплексного изучения влияния карстовых процессов на экологическую обстановку Савинского района были применены следующие методы:

1.       Полевые наблюдения и картирование карстовых форм с использованием GPS‑навигации для точного определения координат и границ объектов, 

создания картосхем распределения карстовых форм и зон риска.

2.   Гидрологические замеры включали определение глубины водоёмов, 

площади зеркала воды, температуры и прозрачности воды (с помощью 

диска Секки).

3.   Гидрохимический анализ проб воды по ключевым показателям:

o   водородный показатель (pH);

o   общая минерализация;

o   содержание железа;

o   концентрация нитратов и фосфатов.

4.   Геоботанические описания растительности в радиусе 50 м от карстовыхобъектов: фиксация видового состава, проективного покрытия, степени 

заболачивания.

5.   Учёт фауны с акцентом на ключевые группы:

o   амфибии (визуальный учёт и ловчие канавки);

o   рептилии (маршрутные учёты);

o   птицы (визуальные и акустические наблюдения);

o   млекопитающие (следы, норы, прямые наблюдения).

6.   Оценка антропогенного воздействия по следующим критериям:

o   рекреационная нагрузка (количество и расположение стоянок, кострищ);

o   сельскохозяйственное воздействие (выпас скота, использование 

удобрений);

Результаты исследований

1. Гидрохимические показатели карстовых водоёмов

Средние значения гидрохимических параметров представлены в таблице 1.

Таблица 1. Гидрохимические показатели карстовых водоёмов (средние значения)

Анализ показал, что все показатели находятся в пределах нормы, однако отмечается тенденция к повышению содержания железа и фосфатов в 

озёрах Филатовское и Вязовское, что может быть связано с антропогенной нагрузкой.

2. Биоразнообразие карстовых экосистем

Результаты учёта биоразнообразия представлены в таблице 2.

Таблица 2. Биоразнообразие карстовых экосистем

3. Антропогенная нагрузка

Распределение антропогенной нагрузки по объектам (в % от общего числа посещений:

Оз. Филатовское - 45 %;

Оз. Глубоковское - 25 %;

Оз. Западное - 20 %;

Прочие - 10 %.

Наибольшая рекреационная нагрузка зафиксирована на оз. Филатовском, 

что коррелирует с ухудшением качества воды и состоянием береговой линии.

4. Зоны риска карстовых провалов

Схема 1 Зоны риска карстовых провалов

На схеме 1 выделены зоны риска карстовых провалов в Савинском районе:

                     Высокая степень риска 

(активные провалы за последние 10 лет): д. Боняково, с. Шапкино.   

                     Средняя степень риска

(потенциально опасные участки): «Большой лес» (д. Курмыш), д. Глубоково.

5. Фотофиксация изменений

Фотоматериалы иллюстрируют ключевые экологические проблемы:

·        Заболачивание оз. Филатовского: торфяные кочки, заросли осоки, снижение уровня воды на 0,5 м за 10 лет.

·        Эрозия берегов оз. Западного: следы вытаптывания, обнажение корней деревьев (ширина повреждённого участка - 3 м).

·        Выхухоль у карстового озера  редкий вид, занесённый в Красную книгуобитающий в 12 озёрах Савинского района.

Выводы

1.  Карстовые процессы в Савинском районе активно влияют на экологическую обстановку, формируя уникальные природные комплексы с высоким 

биоразнообразием.

2.  Карстовые озёра (Филатовское, Глубоковское и др.) и воронки служат 

местообитаниями редких видов, включая выхухоль, занесённую в Красную 

книгу.

3.  Антропогенная деятельность (рекреация, сельское хозяйство) усиливает 

негативные последствия карста: заиливание, загрязнение, нарушение берегов.

4.  Гипотеза подтвердилась: карстовые явления определяют экологическое 

состояние района, требуя мер по охране и рациональному использованию.

5.  Выявлены зоны повышенного риска провалов вблизи населённых пунктов 

(д. Боняково, с. Шапкино).

6.  Установлено ухудшение качества воды и сокращение биоразнообразия в 

наиболее посещаемых водоёмах (оз. Филатовское).

Рекомендации

1.  Организовать регулярный мониторинг карстовых форм и водоёмов с 

ежегодным отбором гидрохимических проб и учётом биоразнообразия.

2.  Ограничить хозяйственную деятельность в зонах активного карста, 

особенно вблизи населённых пунктов с высоким риском провалов.

3.  Создать экологические тропы для регулирования рекреационной нагрузки 

на популярные объекты (оз. Филатовское).

4.  Провести просветительскую работу с местным населением о правилах 

поведения у карстовых объектов (запрет на разжигание костров, мусор, выпас скота у берегов).

5.  Разработать план действий на случай чрезвычайных ситуаций, связанных с

 карстовыми провалами.

6.  Рассмотреть возможность расширения сети ООПТ для охраны ключевых 

карстовых экосистем и редких видов ( оз. Западное как местообитание гадюки и выхухоли).

Список литературы

1.      Ахмедова Н. С., Рянжин С. В. «Морфометрические особенности карстовых озёр бассейна Верхней и Средней Волги» // Известия Русского географического общества. 2009. Т. 141, вып. 2, №6. С. 41–47. Работа включает анализ морфометрических характеристик карстовых озёр, что может быть применимо к объектам Савинского района.

2.      Богословский Б. Б. «Озероведение». М.: изд-во Московского университета, 1960. Фундаментальное пособие по озероведению, которое может помочь в изучении карстовых озёр.

3.      Борисов А. И. «Карстовые явления в Ивановской области» // «Природа». 1938. №6. Работа посвящена карстовым процессам в регионе, включая Савинский район.

4.      Документы администрации Савинского района. Например, решения Ивановского областного Совета народных депутатов и Савинского райисполкома, касающиеся охраны памятников природы (озёр и других объектов).

5.      Елин Р. М., Туркина Е. П., Марков Д. С. «Экологическое состояние озера Филатовское Савинского муниципального района Ивановской области» // Международный студенческий научный вестник. 2016. №3(4). Исследование посвящено карстовому озеру Филатовское, его генезису, экологическому состоянию и антропогенному воздействию.

6.      Карты А. И. Менде (1856–1860 гг.). Исторические топографические карты позволяют отследить динамику изменения береговой линии озёр и других гидрологических объектов.

7.      Марков Д. С., Шилов М. П. «Озёра Ивановской области: типология и перспективы управления» // Эволюционные и экологические аспекты изучения живой материи: материалы I Всерос. науч. конф. / отв. ред. Н. Я. Поддубная. Череповец: Череповецкий гос. ун-т, 2017. С. 45–56. Работа содержит информацию о типах озёр Ивановской области, включая карстовые.

8.      Материалы по научным исследованиям естественно-географического факультета ШГПУ: сборник научных статей. Шуя: Издательство «Весть» ШГПУ, 2003. 112 с. В сборнике могут содержаться исследования, связанные с гидрологией и экологией Ивановской области.

9.      Фролова Л. Л., Закиров А. Г. «Анализ взаимосвязей показателей классификации карстовых озёр» // Учёные записки Казанского государственного университета. Естественные науки. 2006. Т. 148, кн. 3. С. 173–176. Исследование касается классификации карстовых озёр, что может быть полезно для анализа озёр Савинского района.

10.  Шилов М. П. «Памятники природы Ивановской области»: учебное пособие. Иваново: Иван. гос. ун-т, 1980. 98 с. В пособии упоминаются карстовые объекты Савинского района, например, озёра Филатовское и карстовые озёрки в окрестностях деревни Курмыш.