Космический мониторинг динамики антропогенных изменений особо охраняемых природных территорий Петербурга и Ленинградской области

ГЕОГРАФИЯ

УДК 911.2:551 Ал. А. Григорьев

КОСМИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ДИНАМИКИ АНТРОПОГЕННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ОСОБО ОХРАНЯЕМЫХ ПРИРОДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ ПЕТЕРБУРГА И ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ*

1. Цель и методика исследований. Антропогенному воздействию подвергаются не только неохраняемые, но и особо охраняемые природные территории (ООПТ). Это не случайно, поскольку многие из них являются не только ценными в научном отношении. Некоторые ООПТ, особенно в пределах городских территорий «мешают» развитию города, промышленному и гражданскому строительству. Другие ООПТ, особенно расположенные на берегах рек и озер, аттрактивны для сооружения отдельных коттеджей, коттеджных поселков, загородных дач. Наконец, на территории отдельных ООПТ сохраняются лесные массивы, весьма привлекательные для горе-хозяйственников для организации незаконных рубок.

Стремительное развитие антропогенных воздействий на ООПТ требует оперативного контроля за ними. Как представляется, он может осуществляться с помощью материалов космических съемок. В самом деле, подобный контроль за ООПТ с помощью наземных наблюдений зачастую по разным причинам затруднителен и дорог. Главное же, обзорность космических изображений позволяет получить информацию как обо всем объекте (а многие из них занимают обширную площадь), так и о прилегающих, в том числе буферных территориях. Слежение за смежными с ООПТ территориями, как правило, не осуществляется. Между тем всевозможные изменения на таких территориях могут принести ущерб ООПТ. Кроме того, с помощью космических наблюдений можно обеспечить регулярность такого мониторинга.

В России дистанционные методы (материалы аэросъемки) в экспериментальном порядке уже давно используются для изучения ООПТ. В частности, аэроснимки применялись для обоснования организации заповедника Вепсский лес [1]. Достижения в области изучения Земли из космоса, совершенствование методов космической съемки способствовали инициативе ЮНЕСКО об использовании такого рода информации и технологий (начиная с 2001 г.) для контроля состояния памятников мирового наследия и в том числе природного [2].

В статье с целью изучения возможности слежения за антропогенными воздействиями на ООПТ использовались разновременные и разнотипные космические изображения,

Работа выполнена при частичной поддержке РФФИ (грант N 07-05-00162).

© Ал. А. Григорьев, 2009

полученные с отечественных пилотируемых космических кораблей и искусственных спутников Земли (ИСЗ) США и Франции. Использованные снимки имели разную обзорность и пространственное разрешение (от 10 до первых десятков метров). Как правило, изучались синтезированные космические изображения, полученные в двух или трех спектральных интервалах.

Основное внимание в статье обращено на выявление поселений, городской застройки и лесных вырубок как на территории ООПТ, так и на смежной территории. При этом осуществлялось дешифрирование составляющих ландшафтной обстановки (лесов разных типов, болот и т. д.), дифференциация которых значительно облегчала опознавание основных изучаемых объектов — вырубок и элементов застройки. Дешифрирование природных и антропогенных образований производилось по принятой методике. Они опознавались — на основе выявления рисунка (структуры и текстуры) изображения и спектральных свойств объектов, отражающихся в вариациях их тона и цвета на чернобелых и псевдоцветных снимках [3-6]. Существенным оказался сравнительный анализ космических изображений, полученных в разные сезоны года и в разных спектральных интервалах. Такие сведения облегчали в частности дифференциацию зарастающих вырубок разного возраста от других природных образований.

Помимо камерального анализа разновременных космических снимков осуществлялись маршрутные натурные наблюдения на избранных ООПТ. Они позволяли проверить и уточнить результаты камерального дешифрирования космических изображений.

2. Космический мониторинг антропогенных изменений ООПТ в Ленинградской области. В настоящее время (2008 г.) в Ленинградской области насчитывается 40 ООПТ, площадь которых составляет около 7,2 % от общей площади области (без акваторий федерального значения и того меньше — около 6 %). Среди них два ООПТ федерального значения (в том числе заказник Мшинское болото и заповедник Нижнесвирский), 38 — регионального значения. И хотя памятников мирового наследия в области нет, 5 ООПТ имеют международный статус. По российским масштабам площадь ООПТ в Ленинградской области невелика. Она меньше, например, чем в Челябинской и Московской областях (в обоих случаях на 2005 г. соответственно около 9 и около 13,8 % от площади области). В России в целом площадь ООПТ всех уровней составляет около 11 % от площади страны. Ленинградская область в этом отношении также значительно отстает от государств-соседей. В Литве площадь ООПТ составляет (2005 г) 10,6 %, в Латвии — 13,8 %, а в Эстонии — 30,9 % от территории этих государств.

Комплексный заказник федерального уровня «Мшинское болото», расположенный в Лужском районе, в междуречье рек Оредеж и Ящера, притоков р. Луги, — один из самых крупных ООПТ в Ленинградской области (69.461 га) [7,8]. В геоморфологическом плане местность представляет озерно-ледниковую равнину с тонким слоем песчаных и супесчаных озерно-ледниковых отложений, подстилаемых мореной. Заказник представлен крупным верховым болотным массивом с озерами, окруженным таежными частично заболоченными лесами. Среди коренных лесов распространены ельники черничники и кисличники иногда с примесью широколиственных пород. Встречаются также вторичные березовые и осиновые леса. ООПТ существует с 1976 г. С 1994 г. он, вместе с граничащим с ним другим заказником, является международным водно-болотным угодьем (Мшинская водно-болотная система).

Непосредственно с севера к комплексному заказнику примыкает другой — региональный гидрологический заказник «Север Мшинского болота» (Гатчинский и частично

Лужский районы). Расположенный в тех же самых геоморфологических условиях, этот заказник также сильно заболочен. Болота, которые занимают около 40 % территории, перемежаются с лесами (еловыми, сосновыми и вторичными — березовыми и осиновыми). Этот заказник ко времени своего возникновения (1991 г.) подвергся большему антропогенному воздействию, чем федеральный заказник Мшинское болото (мелиорация ряда болот, вырубки коренных лесов) (рис. 1, а).

Оба заказника в природном отношении представляют собой единое целое, и, прежде всего, единую гидрологическую систему, которая является ведущим звеном, формирующим единую геосистему Мшинского болота. Разумеется, в функционировании всей водноболотной системы существенную роль играют и окружающие болота суходольные участки, покрытые лесами, природные комплексы, регулирующие сток ручьев и речек и уровень грунтовых вод, также как и уровень озер.

Для изучения антропогенного воздействия использовались космические снимки, полученные в конце 70-х годов, в 1990 г, и в 2000-2007 гг. Оба ООПТ с начала своей организации лишены буферной зоны. Непосредственно к границе ООПТ с запада и с востока подходят поселки, в том числе крупное садоводство. Площадь Мшинского садоводства за последние 30 лет значительно выросла, однако вдоль границы с ООПТ, судя по снимкам, заметного роста не отмечается (рис. 1, б).

Как свидетельствуют снимки из космоса, ни озера, ни окружающие их крупнейшие болотные массивы не испытывают сильного антропогенного воздействия. Основной ущерб человеком наносится в настоящее время лесным массивам, о чем свидетельствуют

Рис. 1, а. Космическое изображение северо-восточной части заказника «Мшинское болото», полученное с ИСЗ «Лендсат» в 1990 г. (в оригинале псевдоцветное). Показаны контуры самой крупной

вырубки на этот период

Рис. 1, б. Космическое изображение северо-восточной части заказника «Мшинское болото», полученное с ИСЗ «Лендсат» в 2000 г. (в оригинале псевдоцветное). Показаны контуры самой крупной

вырубки на этот период

вырубки разного возраста. Вырубки отчетливо дешифрируются по геометрически правильным, обычно прямоугольным очертаниям. Сходство яркостных характеристик вырубок и других природных образований в отдельных спектральных интервалах при использовании многоспектральных изображений позволяет дифференцировать и те, и другие. Важным признаком свежих вырубок является хаотичная сеть вывозных дорог, видимых, впрочем, только на снимках очень высокого разрешения. Наиболее крупные вырубки за последние 15 лет фиксируются севернее хутора Чаща, к северо-востоку от озера Большое и, особенно, к северу, востоку и югу от болота Содринское (рис. 1-2).

Бессистемный характер границ огромной вырубки южнее Содринского болота, быстрое увеличение ее площади в последние годы (1990 г. — около 2 кв. км, 2000 г. — около 8 кв. км, 2004 г. — около 10 кв. км) заставляет сомневаться, что вырубка леса производилась в санитарных целях. Полевые наблюдения подтверждают, что вырубке подверглись коренные леса первого и второго бонитета, в основном ельники.

Разновременные космические наблюдения выявляют крупномасшатабные антропогенные изменения геосистемы обоих заказников, происходящих в последнее десятилетие. Они проявляются в массированных вырубках наиболее производительных коренных лесов, сведение которых угрожает нормальному функционированию геосистемы.

Гладышевский природный комплексный заказник регионального значения, основан в 1996 г. Он расположен на Карельском перешейке в районе Гладышевского озера (Выборгский район и частично — 10 % площади — Курортный район Санкт-Петербурга). В отличие от предыдущего рельеф Гладышевского заказника более разнообразен. Большая его часть также представляет собой озерно-ледниковую равнину, сложенную супесчаными

и песчаными отложениями, подстилаемыми мореной. На меньшей части территории развит камовый рельеф. Местность дренируется р. Гладышевкой и ее притоками, начинающимися в обширных болотах. В западной части заказника расположено озеро. На равнине произрастают ельники зеленомошники, а также мелколиственные леса. На песках камов распространены сосняки, в основном также зеленомошники. Заказник, прежде всего, ориентирован на сохранение нерестилищ лососевых рыб и местообитаний жемчужницы [8].

Отличительная особенность заказника — его первоначальная довольно сильная освоенность. На космических изображениях (использовался тот же временной ряд, что и в предыдущем случае) отчетливо прослеживается сеть дорог, несколько больших поселений, окруженных в своем большинстве ныне заброшенными (по наземным наблюдениям) полями. На изображениях с разрешением в десятки метров поселения дешифрируются как светлые пятна на фоне леса с узлами дорог, сосредоточению геометрически правильных полей и реже — геометрически правильной планировке. На снимках более высокого разрешения прослеживаются отдельные строения.

Судя по снимкам и наземным наблюдениям, за последние 30 лет заметных масштабных изменений на рассматриваемой территории, а также на смежных участках, связанных с антропогенным давлением, не наблюдается. Отмечаемые в некоторых источниках информации о вырубках леса, в своем большинстве невелики. Исключение составляют две небольшие вырубки леса на северо-западном побережье Гладышевского озера и юго-западнее его же. Кроме того, в последние десятилетия (и в настоящее время) съемкой из космоса и наземными наблюдениями фиксируется заметный рост дачного поселка, расположенного в восточной части заказника. Новая застройка (за счет изъятия земли у заказника) увеличилась на 0,03 км2.

Антропогенные изменения геосистем, выявляемые космическими наблюдениями, не являются существенно значимыми для экологической обстановки на реках заказника, в местах нерестилищ лососевых рыб (значимыми в это отношении являются случаи браконьерства, отмечаемыми в практически не охраняемом заказнике). Опасение вызывают появившиеся в 2007-2008 гг. планы сооружения коттеджных поселков на побережье Гладышевского озера.

Третий из исследованных ООПТ, расположенных в области, — ботанический заказник Линдуловская роща. Этот небольшой по площади и один из старейших (организован в 1976 г.) ООПТ расположен на Карельском перешейке юго-западнее пос. Рощино. В заказнике охраняется массив сибирской лиственницы, заложенный еще в 1738 г. как одна из возможных корабельных рощ, культивируемых со времен Петра Первого [8,9]. ООПТ находится в пределах озерно-ледниковой равнины, хорошо дренируемой глубоко врезанной рекой Рощинкой. Помимо лиственничников, на супесях, подстилаемых мореной, здесь произрастают также ельники-зеленомошники и кисличники.

Поселения и поля примыкают непосредственно к ООПТ в ограниченной мере и только к южной границе заказника. В целом же ООПТ окружен лесами. Космические снимки 2000-20006 гг. фиксируют старые вырубки (санитарного типа?) в придолинной части реки. На снимках конца 70-х годов XX в., они отсутствуют. Судя по данным космической съемки, масштабным антропогенных изменениям эта ООПТ не подвержена.

3. Космический мониторинг антропогенных изменений ООПТ Санкт-Петербурга. В настоящее время к юрисдикции администрации города относятся 7 ООПТ площадью 2150 гектаров, что составляет 1.5 % от территории города. Из них 4 находятся на территории, подчиненной городу, далеко от его собственных границ. Например,

памятник природы «Комаровский берег» расположен примерно в 30 км от окраины Петербурга, а ООПТ Гладышевский заказник (его часть, подчиненная администрации Петербурга) еще дальше, в 50 км. Только 3 ООПТ находятся в собственно границах города, на его окраине. Это ООПТ «Дудергофские высоты», «Юнтоловский заказник» и «Стрельнинский берег». Их площадь чрезвычайно мала и составляет 0.4 % от территории собственно города. Для сравнения: в Москве (2005 г.) не 7, как в Петербурге, а 137 (сто тридцать семь!) ООПТ (по другим данным -111 или 113), которые занимают не 1.5 %, а 14,7 % от площади города.

Юнтоловский заказник, основанный в 1991 г., расположен на северном берегу Финского залива на окраине Петербурга, в Приморском районе [10,11]. Уже к моменту своего основания он находился в черте города. ООПТ включает Лахтинский разлив, представляющий собой мелководный, местами зарастающий камышом и тростником, лиман. С севера к нему примыкает Лахтинское болото. Примерно половина его является лесным болотом (березняк и сосняк сфагновые). Открытое болото представлено эвтрофной, мезотрофной и олиготрофной разновидностями.

Хотя на Лахтинском болоте долгое время осуществлялись торфоразработки, оно вместе с лиманом с отдаленных времен привлекает множество птиц, в том числе перелетных. Именно из-за них, а также специфической приморской растительности, и был организован заказник. С самого начала существования этого ООПТ (в отличие от всех других заповедных земель) была определена буферная зона, весьма узкая на западе и юго-востоке и достаточно широкая на севере и северо-востоке. Она представляет собой низкую плоскую морскую террасу, занятую лугами и лесом.

Космические изображения разных лет свидетельствуют о «наступлении» городской многоэтажной застройки на ООПТ. В конце 80-х годов таковая отсутствовала. Отмечалась только малоэтажная застройка западнее Лахтинского разлива. На снимках с ИСЗ SPOT в1994 г. восточнее ООПТ в буферной зоне создается плацдарм (расчищается территория) для многоэтажной застройки. Судя по снимкам последних лет (2000-2006 гг.), к востоку от Лахтинского разлива многоэтажные дома построены в буферной зоне и практические контактируют с ООПТ. Такая же ситуация к западу от разлива, где непосредственно в буферной зоне сооружается коттеджный поселок.

Космические изображения последних лет свидетельствуют об активном освоении городом местности вокруг Юнтоловского заказника. Первоначально определенная буферная зона интенсивно застраивается. Веками используемое птицами место отдыха и гнездования все сильнее подвергается шумовому воздействию, атмосферным загрязнениям, а, главное «рекреационному» воздействию жителями кварталов домов, подступающих к ООПТ. По некоторым наблюдениям биологов в последние годы птиц в ООПТ становится все меньше, маршрут их миграции перемещается в сторону Эстонии.

Обширная территория, расположенная к северу и северо-востоку от ООПТ, ранее считавшаяся буферной зоной, как известно (она пересекается речками, текущими в заказник), играет существенную роль в формировании всей геосистемы. Судя по данным съемки из космоса сейчас (на 2007 г.) эта территория еще не подвержена значимым техногенным воздействиям. Опасение вызывают планы размещения на ней трассы Западного скоростного диаметра, а также зоосада. Какая-либо официальная информация о совмещении функционирования этих объектов и пока еще существующей ООПТ отсутствует.

ООПТ «Стрельнинский берег», основанный в 1987 г., расположен на западной окраине Петербурга на южном побережье Финского залива [8,12,13]. Он был организован

с целью сохранения приморских черноольховых топей. Ранее они широко встречались на южном побережье залива, но ныне оказались исчезнувшими или сильно измененными вследствие антропогенного пресса.

Памятник природы находится на сильно заболоченной морской террасе, он также включает часть акватории черноольшатников [9]. Помимо черноольшатников здесь также распространены тростники, камыши, а также на невысоком береговом валу — ивняки и высокотравье. В первоначальном виде он планировался возле устья р. Жуковки, восточнее его, по обе стороны от морского канала, протягивающегося от Морской Академии (см. схему ООПТ в [9]). Однако в положении об его организации ООПТ (см. паспорт памятника) уже изображается на схеме в урезанном виде восточнее канала и занимает площадь не 60, а 40 га. По другим источникам площадь ООПТ иная — 20 га, по-видимому, без акватории [8] 53 га [12]. «Чехарда» цифр говорит сама за себя.

Космические изображения, полученные с ИСЗ Лендсат (1991 г.), ИСЗ СПОТ (1994 г.) и другие, фиксируют ситуацию отсутствия в то время техногенного воздействия на ООПТ. С юга и востока ООПТ был окружен садоводствами, а с запада своеобразной буферной зоной в виде небольшого массива черноольшатников. На снимках с ИСЗ Лендсат, полученных в 2000 г., на пустоши между Константиновским дворцом и массивом черноольшат-ников был построен правительственный коттеджный поселок. Судя по снимкам 2004 г., упомянутый массив чернольшатников был к этому времени уже вырублен и на его месте также были построены коттеджи (рис. 2). Наконец, снимки, полученные в 2007 г, фиксируют возникновение еще одного коттеджа, на этот раз уже на территории ООПТ (рис. 4). Площадь и без того весьма небольшого памятника природы (в границах согласно [8]) уменьшилась примерно на 6 %.

Рис. 2, а. Космическое изображение северо-восточной части заказника «Мшинское болото», полученное с ИСЗ «Лендсат» в 2004 г. (в оригинале псевдоцветное). Показаны контуры самой крупной

вырубки на этот период

Рис. 2, б. Космический снимок территории ООПТ «Стрельнинский берег» и его окружения в Стрельне на окраине Петербурга, полученный с ИСЗ в 2007 г., и схема дешифрирования

1 — памятник природы, 2 — часть его территории, изъятая для коттеджа, 3 — пустошь на месте бывшего садоводства, 4 — садоводство, 5 — коттеджи на месте «зеленой» зоны, первоначально (см. [9] проектируемой как

часть памятника природы.

В настоящее время, по данным космических и наземных наблюдений, урезанный памятник природы, огороженный высокой чугунной решеткой и хорошо охраняемый вооруженной охраной, окружен с запада коттеджным поселком, с юга пустошью на месте заброшенного садоводства и с востока действующим садоводством. Из официальных документов на сайтах Администрации города не ясно, почему замечательное сооружение — комплекс Константиновского дворца не стал расширяться на пустошах в западном, а не в восточном направлении (в сторону ООПТ), и, главное, почему памятник природы стал застраиваться.

ООПТ комплексный памятник природы «Комаровский берег», организованный в 1992 г., расположен на северном побережье Финского залива между пос. Комарово и г. Зеленогорском. Он включает участок акватории и комплекс морских террас. Большую часть ООПТ составляет хорошо сохранившийся массив таежного леса (средней тайги), представленный в основном ельниками [14]. Именно с целью их охраны и был организован ООПТ. Буферная зона у ООПТ отсутствует. С севера и востока памятник природы ограничен улицами поселка Комарово.

Судя по космическим изображениям, за последние годы (2000-2007 гг.) лесные массивы не претерпели масштабных антропогенных изменений. Как свидетельствуют космические изображения высокого разрешения, ни вырубок, ни строений там не отмечается. Впрочем, зафиксированы отдельные придорожные строения вдоль шоссе, разрезающего

памятник природы, рекреационного назначения. Из трех исследованных ООПТ Санкт-Петербурга, этот ООПТ подвергся наименьшим антропогенным воздействиям. Вместе с тем определенную угрозу для его функционирования представляет не только активно используемая рекреантами часть памятника, прилегающая к акватории залива, а также непрекращающийся рост Зеленогорска в направлении к ООПТ.

4. Выводы и рекомендации. Проведенные исследования убеждают, что космические наблюдения являются эффективным и, главное, независимым источником информации о многих антропогенных изменениях ООПТ. Изображения с разрешением от 10 до первых десятков метров вполне пригодны для выявления участков вырубок леса, новой застройки территории. Многоспектральные изображения позволяют дифференцировать зарастающие вырубки от природных образований. Космические снимки очень высокого разрешения пригодны для выявления отдельных зданий, линий коммуникаций. Разновременные космические изображения позволили оценить динамику антропогенных воздействий.

Проведенные исследования ООПТ Ленинградской области выявили как отдельные небольшие (Гладышевский ООПТ) так и существенные (Мшинский заказник) изменения, вызванные антропогенной деятельностью (как вырубками леса, так и застройкой). Космические изображения выявили также прогрессирующее наступление городской застройки на два ООПТ Петербурга (Юнтоловский заказник и Стрельнинский берег). Отсутствие правовых регламентаций введения буферных зон вокруг ООПТ — одна из болевых точек их функционирования. С редкими ранее установленными буферными зонами администрация не считается.

Санкт-Петербург и Ленинградская область значительно отстают от Москвы, Московской области и ряда других регионов по количеству и, главное, по площади ООПТ. Государственный мониторинг антропогенных изменений ООПТ не проводится. Данные о такого рода изменениях на официальных сайтах Администрации Санкт-Петербурга и области (как, впрочем, и других регионов страны) не фигурируют. Отсутствие оперативной информации об ООПТ в современных экономических условиях может привести к разрушению и даже уничтожению существующих ООПТ. Составной частью управления ООПТ, разрабатываемого в частности специалистами СПбГУ [15], может стать и использование космических технологий для мониторинга как природных, так и антропогенных изменений. Представляется целесообразной организация научно-общественного контроля за ООПТ на базе естественных факультетов СПбГУ (частично он осуществляется «Грин-писом» и «Зеленым миром»). Подобный контроль реализуется в Москве (на базе биологического факультета МГУ). Существенной частью оперативного мониторинга ООПТ могут послужить космические наблюдения.

Литература

1. Попова Т. А. Принципы выбора территорий для организации природных парков и виды их деятельности // Тр. Междун. научно-практич. конф. «Охраняемые природные территории», 1, СПб., 1997.

2. Fernandez-PrietoD., HernandezM., SeifertF. M. Protecting world heritage from space: the activities of ESA // Proceed. Internat. Geosience and Remote Sensing Symp. 2003.

3. Григорьев Ал. А. Космическая индикация ландшафтов Земли. Л., 1975.

4. Григорьев Ал. А. Антропогенные воздействия на природную среду по наблюдениям из космоса. Л., 1985.

5. Киреев Д. М. Лесное ландшафтоведение. СПб., 2007.

6. Смирнов Л. Е. Аэрокосмические методы географических исследований. СПб., 2005.

7. Боч М. С., Василевич В. И. Заказники. — Мшипское болото // Очерки растительности особо охраняемых природных территорий Ленинградской области. СПб., 1992.

8. Красная кпига Ленинградской области. Т.1. Особо охраняемые территории. СПб., 1999.

9. Очерки растительности особо охраняемых природных территорий Ленинградской области. СПб., 1992.

10. Боч М. С., Василевич В. И. Заказники. — Юнтоловский (Лахтинский) // Очерки растительности особо охраняемых природных территорий Ленинградской области. СПб., 1992.

11. АндрееваЕ. Н., ВолковаЕ. А. и др. Юнтоловский региональный комплексный заказник. СПб., 2005.

12. Бубличенко А. Г., Бубличенко Ю. Н и др. Стрельнинский берег — комплексный памятник природы. СПб., 2005.

13. Смагин В. А. Памятники природы. Стрельнинский берег (комплексный) // Очерки растительности особо охраняемых природных территорий Ленинградской области. СПб., 1992.

14. Комаровский берег — комплексный памятник природы / Под ред. Е. А. Волковой, Г. А. Исаченко и В. Н. Храмцова. СПб., 2004.

15. Резников А. И. Ландшафтно-динамические основы управления особо охраняемыми природными территориями Санкт-Петербурга / Автореферат дисс. на соискание ученой степени канд. геогр. н. СПб, 2007.