Ландшафтное разнообразие заповедников таежной и подтаежной зон европейской части России

УДК 911.52

ЛАНДШАФТНОЕ РАЗНООБРАЗИЕ ЗАПОВЕДНИКОВ ТАЕЖНОЙ И ПОДТАЕЖНОЙ ЗОН ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ

© Н.Н. Калуцкова, И.А. Снятков

Ключевые слова: ландшафтное разнообразие; заповедные территории.

Проведена оценка ландшафтного разнообразия 20 заповедников таежной и подтаежной зон европейской части России с использованием индекса разнообразия Шеннона. С учетом комбинаций высокого и низкого осред-ненного значения, а также большого и небольшого разброса значений индекса Шеннона заповедники объединены в 4 кластера. Делается вывод, что разные кластеры не являются показателями «обеднения» ландшафтного разнообразия заповедников, а показывают разное ландшафтное устройство заповедных территорий.

ВВЕДЕНИЕ

Государственная заповедная система России существует более 100 лет. В настоящее время она насчитывает 102 заповедника. К 2020 г. планируется увеличить число заповедников до 111 [1]. Значимость охраняемых территорий трудно переоценить, поскольку только они в полной мере обеспечивают сохранение как типичных, так и уникальных ландшафтов. Огромные размеры страны предопределили значительное ландшафтное разнообразие территорий заповедников. Однако сам термин «ландшафтное разнообразие» многими авторами трактуется по-разному [2-5]. В данной работе под ландшафтным разнообразием понимаем разнообразие природных комплексов (ландшафтов), слагающих ту или иную заповедную территорию. Для оценки ландшафтного разнообразия часто применяется система индексов, широко используемая для определения биологического разнообразия. Так, для оценки ландшафтного разнообразия Алтайского края был использован индекс разнообразия Шеннона [6]. Мы применили данную методику для оценки ландшафтного разнообразия заповедных территорий таежной и подтаежной зон европейской части России.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В качестве картографической основы для исследования была использована «Ландшафтная карта СССР» [7], составленная А.Г. Исаченко, в масштабе 1:4 млн. Основной единицей картографирования послужила видовая группа ландшафтов [8]. Нами была проведена векторизация карты с составлением атрибутивной таблицы данных, в которую вошли более 1 тыс. контуров. Затем был добавлен картографический слой с границами заповедных территорий.

Индекс разнообразия Шеннона (Shannon's Diversity Index - SHDI) измеряет многообразие, основанное на двух компонентах: встречаемость и равномерность, т. е. числе типов контуров (композиционный компо-

нент) и их равномерном распределении среди исследуемой области (структурный компонент). Если индекс равняется нулю, то в таком случае мы имеем один контур на исследуемой территории. Возрастание значения индекса связано с пропорциональным увеличением числа контуров или их распределения. Обычно значения индекса лежат в пределах от 1,5 до 3,5, редко превышая 4,5 [9].

Определение ландшафтного разнообразия проводилось методом скользящего кружка, разработанного и апробированного Л.Н. Прудиком и др. [6]. При помощи программного продукта Fragstat был создан растровый картографический слой ландшафтного разнообразия исследуемой территории, основанный на значениях индекса разнообразия Шеннона (рис. 1).

Размер кружка выбирался эмпирически с учетом следующих особенностей. При маленьком размере кружка отображаются локальные колебания разнообразия ландшафтов (как правило, вдоль речных долин и границ провинций), и, следовательно, появляется большое количество «пятен» с нулевым значением этой величины.

При большом размере кружка практически полностью исчезнут области с разнообразием менее единицы. Кроме того, области со значительным ландшафтным разнообразием при расчетах будут влиять на обширные территории. В среднем, площадь кружка (около 314 км2) относительно близка к значению средней площади заповедников на исследуемой территории (около 480 км2).

При подсчете индекса разнообразия обязательно учитывается следующее: если территория заповедника представлена только одной видовой группой ландшафтов, а значение индекса выше 0, то тогда это связано с методикой расчета, потому что в скользящее круговое окно могут попасть границы других ландшафтных групп, не входящих в границы заповедника. Это нужно учитывать при анализе экотонных эффектов между видовыми группами ландшафтов, как входящих в территорию заповедника, так и близлежащих к нему.

Рис. 1. Картографический растровый слой ландшафтного разнообразия таежной и подтаежной зон европейской части России, основанный на значениях индекса Шеннона

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Нами были получены данные максимальных, минимальных и осредненных значений индекса разнообразия Шеннона для каждого заповедника таежной и подтаежной зон европейской части России.

Заповедники подзоны северной тайги

1) Кандалакшский заповедник. Площадь заповедника в пределах таежной зоны достаточно большая, однако значительная ее часть является акваторией, на сушу приходится лишь очень небольшая часть. Сухопутная территория заповедника состоит из 10 разрозненных участков: островов и побережья Кандалакшского залива. Этими участками представлены две видовые группы ландшафтов: низменные цокольные равнины на кристаллических породах докембрийских щитов с ледниковой обработкой и низменные аккумулятивноморские четвертичные песчаные и песчано-глинистые равнины. Большая часть заповедника характеризуется средними значениями индекса Шеннона (0,6), но на участках, где граничат более двух ландшафтных выде-лов, индекс достигает значения 1,1. В целом ландшафтное разнообразие заповедника невелико в силу малой площади и сильной раздробленности территории.

2) Пасвик. В таежной зоне расположено чуть меньше половины территории заповедника. И хотя эта часть охватывает лишь одну видовую группу ландшафтов докембрийских щитов местами с грядовыми и глыбовыми холмогорьями и ледниковой обработкой, заповедник характеризуется достаточно высокими значениями индекса Шеннона (максимальное - 0,9; осред-ненное - 0,5), поскольку здесь имеет место экотонный эффект вдоль границы лесотундры и тайги.

3) Костомукшский заповедник. На основании полученных значений индекса разнообразия Шеннона можно сказать, что заповедник характеризуется небольшим разнообразием. Максимальное значение индекса составляет 0,6; осредненное - 0,3. Территория заповедника находится в пределах одной видовой группы ландшафта возвышенных цокольных равнин докембрийских щитов. Значение индекса больше нуля объясняется близостью к границе заповедника большого контура болотных ландшафтов.

4) Лапландский заповедник. Заповедник охватывает две видовые группы ландшафтов: возвышенных докембрийских щитов с грядовыми и глыбовыми хол-могорьями с ледниковой обработкой (занимают боль-

шую часть заповедника) и низменных озерноаллювиальных равнин, а также акватории озера Иман-тра и прилегающие к ней болотные массивы. В целом степень ландшафтного разнообразия высокая (1,4), относительно невысокое осредненное значение коэффициента Шеннона (0,6) объясняется большой площадью заповедника.

5) Кивач. Максимальное значение индекса Шеннона в пределах заповедника среднее (около 1), однако осредненное значение невелико (0,7). Территория заповедника охватывает две видовые группы ландшафтов (возвышенные цокольные равнины докембрийских щитов и низменные озерно-ледниковые равнины) и интразональные ландшафты болот. Среднее значение коэффициента Шеннона несколько занижено вследствие того, что площади двух видовых групп ландшафтов на территории ООПТ примерно одинаковы.

6) Нижне-Свирский заповедник. Степень разнообразия заповедника достаточно высокая (максимальное - 1,3, осредненное - 0,8). Территория представлена ландшафтами низменных зандровых равнин, болотных массивов, а также акваторией Свирской губы Ладожского озера. По территории заповедника проходит граница подзон средней и южной тайги. Такая структура заповедника и предопределила высокие значения индекса Шеннона.

Заповедники подзоны средней тайги

7) Пинежский заповедник. Для Пинежского заповедника характерно невысокое значение индекса разнообразия (0,5). Большая часть территории (около 90 %) представлена возвышенным карстовым плато на палеозойских известняках, доломитах и гипсах, около 10 % территории заняты болотами и долинами рек. Таким образом, основная часть заповедника характеризуется низкой степенью ландшафтного разнообразия. Большое максимальное значение индекса Шеннона (1,1) объясняется особенностями методики расчета.

8) Печеро-Илычский заповедник. Территория представлена шестью видовыми группами ландшафтов, преобладают низменные ледниковые ландшафты и водноледниковые ландшафты предгорий, значительную часть занимают низменные озерно-ледниковые равнины. В целом за счет большого количества видовых групп ландшафтов заповедник обладает достаточно разнообразной структурой. Максимальное значение индекса Шеннона достигает 1,1, однако осредненное значение коэффициента низкое (0,4) из-за большой площади заповедника.

Заповедники подзоны южной тайги

9) Полистовский заповедник. В целом заповедник характеризуется невысоким осредненным значением индекса разнообразия (0,5). Практически вся его площадь занята крупным болотным массивом. Только около 10 % территории представлено видовой группой ландшафтов низменных моренных равнин в области верхнечетвертичного оледенения. Относительно высокое максимальное значение индекса Шеннона (1,1) связано не столько с высокой степенью разнообразия, сколько с особенностями методики расчетов.

10) Рдейский заповедник. Заповедник характеризуется достаточно высоким максимальным значением индекса разнообразия (около 1,1), при этом осредненное значение относительное низкое (0,6). Территория заповедника представлена крупным болотным массивов (прилегающим к Полистовскому заповеднику), а также низменными моренными равнинами в области верхнечетвертичного оледенения. Максимальное значение индекса связано с методикой расчета (к границе заповедника вплотную прилегает болотный массив).

11) Дарвинский заповедник. Заповедник можно охарактеризовать достаточно высокой степенью ландшафтного разнообразия. Осредненное значение индекса Шеннона составляет 0,8. В пределах заповедника встречаются ландшафты низменной озерно-ледниковой равнины, крупные болотные массивы, а также часть акватории Рыбинского водохранилища, что повышает степень ландшафтного разнообразия. Максимальные значения индекса Шеннона (1,1) наблюдаются на прибрежных территориях, к которым вплотную подходят болотные массивы.

12) Кологривский лес. Заповедник состоит из двух участков. На его территории отмечается наибольшее максимальное значение коэффициента Шеннона (1,5), однако это значение является завышенным, поскольку в силу особенностей методики учитываются выделы, находящиеся за границами ООПТ. Заповедник включает в себя четыре видовые группы ландшафтов: возвышенные полого-холмистые моренные равнины, возвышенные моренные и моренно-эрозионные равнины, низменные моренные и моренно-эрозионные равнины и низменные зандровые равнины. В целом заповедник отличается средней степенью ландшафтного разнообразия (1,0).

Заповедники зоны подтайги

13) Центрально-лесной заповедник. Заповедник охватывает две видовые группы ландшафта: низменных зандровых равнин и возвышенных моренноэрозионных равнин, а также болотных интразональных ландшафтов. Заповедник отличается достаточно высокой степенью ландшафтного разнообразия (1,0), чему способствует относительно небольшая площадь территории и ее полицентричная структура.

14) Окский заповедник. Относительно невысокие значения коэффициента (максимальное - 0,7, осредненное - 0,4) объясняются тем фактом, что большая часть территории лежит в пределах одного ландшафта низменных озерно-аллювиальных и озерных глинистых и суглинистых равнин. Ландшафты зандровых низменных равнин и окские долинные ландшафты занимают относительно небольшую часть заповедника.

15) Большая Кокшага. Территория заповедника представляет собой низменную зандровую равнину, разделенную примерно пополам долиной р. Большая Кокшага. Максимальное значение индекса разнообразия (около 1) отмечается на границе долинного ландшафта и ландшафта зандровой равнины. Осредненное значение ниже (около 0,7), поскольку большая часть территории представлена только одной видовой группой.

16) Нургуш. Практически вся территория заповедника расположена в пределаx долинного ландшафта р. Вятка. Лишь менее 10 % территории представлено ландшафтами низменньк зандровьк равнин. Степень ландшафтного разнообразия заповедника невысока (0,7), относительно большие максимальные значения индекса Шеннона (1,1) объясняются особенностями методики расчета (долина реки имеет вытянутую и достаточно узкую форму, в результате чего «скопление» контуров вдоль долины реки выше).

17) Керженский заповедник. Ландшафтное разнообразие заповедника невелико (0,6), поскольку более 85 % территории занято одной видовой группой ландшафтов низменной зандровой равнины. Остальная часть территории - долина р. Керженец. Высокое максимальное значение коэффициента (1,1) объясняется тем, что граница территории заповедника соответствует ландшафтной границе между зандровыми и древнеаллювиальными озерно-аллювиальными равнинами.

18) Калужские засеки. Заповедник представлен двумя участками: северным и южным. В целом отличается значительным ландшафтным разнообразием (1,3), поскольку на относительно небольшой территории встречаются четыре видовые группы ландшафтов: низменные древнеаллювиальные озерно-аллювиальные и озерные глинистые и суглинистые равнины, низменные зандровые равнины, низменные моренные и моренно-эрозионные равнины, а также долины рек. Ландшафтное разнообразие северного участка несколько выше.

19) Приокско-Террасный заповедник. Заповедник обладает небольшой площадью территории, при этом оxватывает границу двуx ландшафтов: возвышенный моренно-эрозионныи равнин в области среднечетвертичного оледенения с покровными суглинками или супесями и долинного комплекса р. Оки. Благодаря небольшой территории разброс значений индекса Шеннона также относительно невелик (0,6), а осред-ненное значение достаточно большое (0,9).

20) Волжско-Камский заповедник. На изучаемой территории расположен Раифский участок территории заповедника, который оxватывает только одну видовую группу ландшафтов низменный озерно-аллювиальные и озернык глинистыx и суглинистыи равнин. Характеризуется низкими средними показателями индекса Шеннона (0,1), поскольку обладает относительно небольшой площадью.

На основании полученный в xоде расчетов значений коэффициента Шеннона, а также анализа ландшафтного разнообразия для каждого заповедника нами были выделены четыре кластера по комбинациям величины осредненного значения (К) и величины разброса (Р) индекса Шеннона. Пороговые значения были установлены эмпирическим путем (табл. 1).

Таблица 1

Ранжирование заповедников по комбинациям значения индекса Шеннона

Комбинация значений индекса шеннона Заповедники

1. Высокое осредненное значение (к < 0,7), небольшой разброс значений индекса шеннона (р < 0,8) Кивач Калужские засеки Центрально-лесной Большая Кокшага Приокско-террасный

2. Высокое осредненное значение (к < 0,7), большой разброс значений индекса шеннона (р < 0,8) Кандалакшский Лапландский Нижне-свирский Дарвинский Кологривскийлес Нургуш

3. Низкое осредненное значение

4. Низкое осредненное значение (к < 0,7), большой разброс значений индекса шеннона (р < 0,8) Печеро-илычский Пинежский Полистовский Рдейский Керженский

ВЫВОДЫ

К первому кластеру в основном относятся заповедники, ландшафтная структура которых максимально разнообразна. Высокий уровень разнообразия обеспечен на всей территории каждого заповедника этой группы. Территории заповедников второго кластера в своих границах очень неоднородны. Как правило, они включают несколько видовых групп ландшафтов, одна из которых доминирует (снижая тем самым значение индекса Шеннона до 0). Заповедники третьего кластера имеют в своих границах, как правило, одну видовую группу ландшафта. К четвертому кластеру относятся заповедники, в которых большой разброс значений индекса Шеннона объясняется особенностями методики вычисления. Исключение составляет только Печеро-Илычский заповедник, который имеет небольшое среднее значение индекса Шеннона, связанное с большой площадью территории. Таким образом, полученные четыре кластера не являются показателями «обедне-

ния» ландшафтного разнообразия заповедников от первого к последнему. Они показывают разное ландшафтное устройство заповедников. Использование данной методики для оценки ландшафтного разнообразия заповедников дает лучшие результаты, если подобрать площадь скользящего кругового окна в соответствии с особенностями исследуемого участка территории (главным образом площадью и формой), а также масштабом проводимого исследования. Идеальной представляется картина, когда для каждого исследуемого участка площадь кругового окна подбирается индивидуально, исходя из средней площади полигонов той или иной видовой группы ландшафта в границах участка, а также особенностей их расположения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Концепция развития системы особо охраняемых природных территорий федерального значения на период до 2020 года. URL: www.mnr.gov.ru. Загл. с экрана.

2. Добрынин Д.А., Столповский А.П. Ландшафтное разнообразие и система особо охраняемых территорий Архангельской области. Архангельск: ОГУ «Дирекция особо охраняемых природных территорий регионального значения», 2008. 36 с.

3. Иванов А.Н., Конниц М.В. Представленность ландшафтного разнообразия России в сети ООПТ // Самарская лука: проблемы региональной и глобальной геоэкологии. 2009. Т. 18. № 2. С. 5-10.

4. Калуцкова Н.Н. Теория и практика заповедного дела М.: Географ. фак-т МГУ, 2011. 148 с.

5. Особо охраняемые природные территории России. Современное состояние и перспективы развития / авторы-сост. В.Г. Кревер, М.С. Стишов, И. А. Онуфреня. М.: WWF России, 2009. 455 с.

6. Пурдик Л.Н., Червяков В.А., Шибких А.А. Факторы и картографический анализ ландшафтного разнообразия территории Алтайского края // География и природные ресурсы. 2008. № 1. С. 156-161.

7. Ландшафтная карта СССР / под ред. А.Г. Исаченко. М.: ГУГК, 1988. 4 л.

8. Исаченко А.Г. Ландшафты СССР. Л.: Изд-во Ленинград. ун-та, 1985. 320 с.

9. Мэгарран Э. Экологическое разнообразие и его измерение: пер. с англ. М.: Мир, 1992. 184 с.

Поступила в редакцию 28 сентября 2012 г.

Kalutskova N.N., Snyatkov I.A. LANDSCAPE DIVERSITY OF NATURE RESERVES OF TAIGA AND SUB-TAIGA ZONES OF EUROPEAN RUSSIA

Landscape diversity of twenty nature reserves of taiga and sub-taiga zones of European Russia was assessed with help of the Shannon index of diversity. Four groups or clusters of nature reserves were identified according to value and scattering of the Shannon index within territory of each reserve. It is concluded that each cluster includes nature reserves rather according to similarity of their landscape structure but not extent of their real landscape diversity.

Key words: landscape diversity; nature reserves.