Мониторинг состояний лесных экосистем

Мониторинг состояний лесных экосистем

Ю. В. Полюшкин, А. Д. Китов

Самый распространенный вопрос, который задают географу встреченные в маршрутах нормальные представители homo faber: “А зачем составлять карты вновь и вновь, ведь на планете все давно открыто?”. И приходится напоминать древнюю истину: нельзя дважды войти в одну и ту же реку. Состояние поверхности Земли со всеми природными объектами изменчиво во времени, и людям всегда хотелось разобраться в хитросплетениях показателей этой изменчивости, выявить ее устойчивые закономерности, чтобы знать, «что было и что будет». Регулярные записи, съемки и карты, отражающие эту динамику, в последние десятилетия принято называть мониторингом. 

Всем памятна фраза Ф. Энгельса о цивилизациях, оставляющих после себя пустыню, если они развиваются стихийно. Последнее столетие дало немало примеров экологических катастроф, и похоже, что связка «если» окажется неуместной: стратегически спланированное развитие общества потребления приводит к тому же результату (правда, сначала в слаборазвитых странах). К сожалению, на ошибках истории учатся немногие. Но ошибок было бы гораздо больше, если бы хроники и летописи вообще не велись. Опыт прошлого — и отрицательный, и положительный — просто необходим каждому новому поколению исследователей экосистем любого уровня сложности.

Иркутская область и районы Бурятии, прилегающие к озеру Байкал, являются самыми лесистыми территориями страны. Они играют незначительную роль в заготовке древесины, но представляют большой интерес для обеспечения жизнедеятельности на Байкале, а также как рекреационный ресурс и фактор, обеспечивающий чистоту атмосферы и влияющий на формирование климата в мировом масштабе. Коренные и малонарушенные леса имеют огромное значение как эталоны лесов данной территории и участки воспроизводства лесной растительности. Поэтому важно оценить степень нарушенности лесов и провести их инвентаризацию.

Какими качествами, пусть в первом приближении, должна обладать система мониторинга? 

Прежде всего — регулярностью, периодичностью. В их отсутствие наблюдения резко снижают свою информативную, а значит, и прогнозную ценность. Кроме того:

• нужна закрепленная в природе достаточно равномерно распределенная сеть модельных полигонов, отражающая пространственное разнообразие;

• необходимо единство методологии и методов реализации на всех объектах, для всех сроков;

• весьма желательно сплошное покрытие всей исследуемой территории и акватории.

Что касается мониторинга лесных экосистем, то перечисленным требованиям в основном отвечала хорошо налаженная во второй половине XX столетия государственная служба лесоустройства (хороший обзор деятельности лесных служб Прибайкалья дает Л. Н. Ващук в недавно вышедшей книге «Лесоустройство в Иркутской области», Иркутск. 2001).

Многолетней практикой выработан набор оценочных (таксационных) показателей структуры лесных сообществ. Возраст, высота, диаметр стволов, густота — вот лишь часть из стандартного набора признаков, позволяющих оценить лесное сообщество не только как запас древесины, но и с учетом многообразных видов полезности и функций леса при условии его прижизненной эксплуатации.

В связи с этим состояние лесных объектов можно оценивать с разных точек зрения, в зависимости от специфики задач:

• состояние зрелости, устойчивости к воздействиям, стабильности во времени;

• состояние нарушенности, восстановленности, трансформированности по составу;

• состояние полноты, насыщенности, плотности пространства лесного сообщества;

• состояние жизненной силы, здоровья, способности к регенерации, возобновимости и др.

Для получения этих и многих других оценок состояния лесных экосистем кроме лесотаксационных методов применяются более тонкие и специфичные подходы других научных направлений (дендрохронология, фитоиндикация, например). Однако первоочередной аспект оценок, на наш взгляд, — количественная характеристика нарушенности структуры лесных сообществ.

Методика работ была изложена ранее (Cм. Полюшкин Ю. В. Оценка нарушенности экосистем. // Волна. 1999. № 3–4. C. 42–44). Поэтому коротко повторим лишь основные ее моменты .

Нами предложена 7-балльная шкала экосистем по критериям нарушенности/восстановленности (Малышев Ю. С., Полюшкин Ю. В. Оценка состояний экосистем — ключевое звено экологического мониторинга // Географические и природные ресурсы. 1998. № 1. С. 37–42; Полюшкин Ю. В. Эскиз дифференциации экохор Байкальского горного обрамления для последующей оценки их состояния // Методология оценки состояния экосистем. — Новосибирск: Наука, 1998. С. 35–45), содержащая минимальное число градаций, достаточное для надежного определения в натуре и по материалам дистанционного зондирования. По признакам нарушенности эта шкала использована для создания карты «Экосистемы по степени нарушенности» (см. цветной вкладыш).

В результате работы, проведенной по данным дистанционного зондирования (космоснимкам) и другим материалам на уровне карт разного масштаба удалось выявить основные экологические зоны окружения озера Байкал и степень их нарушенности. На ключевых участках была проведена проверка анализа такой дистанционно собранной информации. Работа велась на протяжении последних лет, а в августе–сентябре 2001 г. она была проведена по северной части Байкала, более труднодоступной и менее нарушенной. Одновременно со сбором полевого материала велась работа с представителями особо охраняемых территорий по получению подробной документации для создания ГИС (геоинформационных систем) по Байкалу в рамках территории Участка Всемирного наследия.

Таким образом была создана карта лесов Байкала, показывающая следующие степени нарушенности: 1) коренные условно ненарушенные леса (экосистемы); 2) слабо и средненарушенные экосистемы, главным образом за счет атмосферного загрязнения; 3) умеренно нарушенные, но возобновляющиеся леса без смены пород; 4) вторичные леса с фрагментами нарушенности 3-го типа; 5) невозобновляющиеся лесосеки, гари, т. е. экосистемы с эрозией почв; 6) разрушенные, но восстановленные зеленые насаждения и сельскохозяйственные угодья городов и поселков; 7) техногенные площади. По критерию восстановленности эта же шкала выглядит следующим образом: 1) полностью восстановленные; 2) самовозобновляющиеся в пределах одного возрастного цикла; 3) самовозобновляющиеся в пределах двух и более циклов; 4) нуждающиеся в содействии естественному возобновлению; 5) искусственно возобновляемые (лесокультуры); 6) искусственно возобновляемые постоянно (ежегодно); 7) невозобновимые (реабилитация до исходного состояния практически исключена).

С каждым «шагом» увеличения степени нарушенности затраты общества, заинтересованного в восстановлении исходных сообществ, резко возрастают, а упущенная выгода от ежегодного недоиспользования всех видов полезности бывшего коренного сообщества умножается на количество лет, необходимое для восстановления структуры, близкой к исходной.

Предложенные градации сопоставимы с отработанной в лесоустройстве 5-балльной шкалой оценки жизненного состояния древостоя (Алексеев В. А. и др. Диагностика жизненного состояния деревьев и древостоев // Лесоведение. 1989. № 4. С. 51–57; Алексеев В. А. Лесные экосистемы и атмосферное загрязнение. Л.: Наука, 1990. 198 с.), которая распространяется на лесные угодья и, следовательно, не включает экосистемы «культурного» и «техногенного» ландшафтов. Взаимно соотносимы эти системы также с классификацией состояний природных экосистем — 6-балльной шкалой Н. Ф. Реймерса (1990), в которой также исключена антропогенная («неприродная») ступень.

Закончив первый этап проделанной трехлетней работы (итогом которой явилась представленная в приложении к журналу карта) следует отметить следующее.

1. Новизна примененного нами нетрадиционного методического подхода к оценке состояния экосистем заключается в том, что за «норму» принимается нуль отсчета потенциального коренного состояния (а не усредненного по площади, регионального или фонового). При таком подходе к нормированию (и последующей оценке степени внешних воздействий) необходимо реконструировать характеристики бывшего коренного сообщества на месте вторичных экосистем, что сопряжено с известными трудностями. Кроме того, нормы в таком случае будут специфичны для гидроклиматических и почвенных районов, высотных поясов. Это в корне меняет подходы к разработке норм антропогенных нагрузок, исключает как необоснованное использование «временно согласованных норм» на сбросы и выбросы загрязняющих веществ предприятиями.

2. Инвентаризация, выявление и уточнение контуров малонарушенных лесов с одной стороны, и территорий с практически разрушенными, деградированными лесными экосистемами — с другой способствует корректировке стратегии и тактики природопользования с учетом пространственных вариаций лесных ресурсов.

3. Сопряженный анализ карт исходного коренного и современного состояний дает представление о динамике лесов за последние столетия, о наибольшей их нарушенности в местах концентрации и миграции населения.

4. Полученную информацию можно использовать для экологического, рекреационного, медико-биологического, охотопромыслового и других видов районирований, необходимых для щадящего использования и воспроизводства экосистем Байкальской котловины. 

В настоящее время проводится комплексная оценка территории с учетом различных тематических материалов и формируется база данных. Учитываются, например, такие параметры (разбитые на две группы: геоструктурные и биологические), как диапазон абсолютных высот, ориентация стока рек, обводненность, геологическое строение, лесистость и др. Это позволит определить точное коренное состояние лесов и, следовательно, степнь отклонения от него — нарушенность. 

Полуторамиллионный масштаб, в котором составлена обзорная карта, слишком мелок для практической деятельности. Принципиальные подходы, реализованные при работе над ней, могут быть использованы на модельных полигонах с детальным картографированием экосистем в более крупном масштабе. Такие работы проводятся несколькими академическими институтами на территории Иркутской области и Республики Бурятия, а также в заповедниках, национальных парках и отдельных хозяйствах.

Так, сотрудники лаборатории экологических проблем Байкала Института географии СО РАН организовали и проводят комплексный мониторинг множества природных и хозяйственных показателей на модельном полигоне в бассейне реки Голоустной.

Деловой, неформальный симбиоз научных методов с возможностями практики, помноженный на потенциал технологии ГИС и дистанционного зондирования, расширяет возможности применения стратегий рационального природопользования при длительно устойчивом состоянии лесных экосистем.