Часть 2. ПРИКЛАДНАЯ ЭКОЛОГИЯ
Прикладная экология разрабатывает принципы, методы, конкретные технологии рационального использования естественных экосистем и способы управления социоприродными (антропогенными) экосистемами, при которых наносится минимальный ущерб окружающей среде (сохраняются природные ресурсы). К прикладной экологии относится и охрана природы в узком плане, так как для сохранения биологического разнообразия – отдельных видов и целых экосистем – нужны специальные технологии.
Вопросы использования и охраны природных ресурсов тесно связаны с проблемами социальной экологии – экономическими и правовыми рычагами, способствующими рациональному использованию природных ресурсов.
Глава 10. РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ ЭКОСИСТЕМ
В Российской Федерации на долю естественных экосистем приходится более 60% территории, причем лишь несколько процентов этой площади сохраняется в системе особо охраняемых природных территорий (ООПТ). Остальная часть используется в хозяйственной деятельности. Рассмотрим принципы рационального использования естественных экосистем основных биомов России.
ЛЕСНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ
Лесные экосистемы очень важны для жизни биосферы: они обогащают атмосферу кислородом и поддерживают уровень содержания в ней диоксида углерода. Леса играют большую роль в круговороте воды: покрытая подстилкой поверхность лесных почв впитывает дождевые осадки и снеговые воды, пополняя запасы подземных вод. Лесные почвы фильтруют воды, стекающие с полей и промышленных площадок, и очищают их от многих вредных примесей. Лесные экосистемы испаряют в атмосферу влагу и благотворно влияют на климат, повышая влажность воздуха.
По способу хозяйственного использования и необходимости охраны различают три группы лесов.
Леса первой группы располагаются вдоль рек и по побережьям озер, а также вдоль крупных шоссейных дорог, в зеленых зонах городов, в заповедниках. Их вырубать нельзя.
Леса второй группы называют защитно-эксплуатационными. В таких лесах проводят рубки, но так, чтобы древостой полностью не уничтожался, и шел процесс его самовосстановления.
Леса третьей группы – эксплуатационные. В таких лесах древостой можно вырубать почти полностью, оставляют лишь отдельные деревья как источники семян для восстановления леса естественным путем или проводят посадку деревьев.
Леса – важный объект хозяйственной деятельности человека (рис. 73). Различают главное и побочное лесопользование. При главном лесопользовании в лесах заготовляется древесина, при побочном – грибы и ягоды, лекарственные растения. К побочному лесопользованию относится и охота на лосей, кабанов, зайцев, куниц, колонков, глухарей, рябчиков и других промысловых животных.
Леса играют рекреационную роль – это место отдыха городского и сельского населения. Обогащенный кислородом и насыщенный целительными выделениями растений (фитонцидами) лес – источник здоровья.
При рациональном использовании лесных экосистем в них поддерживается экологическое равновесие, и естественным путем возобновляются популяции деревьев, промысловых животных, лекарственных трав, грибов. В итоге сохраняется биосферная роль лесов. Однако принципы рационального использования лесов соблюдаются далеко не всегда.
Познакомимся с основными нарушениями принципов рационального использования лесных экосистем и способами их исправления и предотвращения.
Превышение расчетной лесосеки. Расчетная лесосека – это план заготовки древесины в пределах годичного прироста, при котором лесу не будет нанесен существенный урон, и он сможет восстановиться. В России на площади 1,7 млрд. га ежегодный прирост составляет 830 млн. м3, но используется только треть расчетной лесосеки. Древесина заготавливается в основном на территориях, приближенных к транспортным узлам (европейская часть, районы вдоль железных дорог и рек Сибири). В этих районах расчетные лесосеки ценных пород (ель, сосна, пихта, кедр, лиственница) часто превышаются. В итоге вырубки зарастают березой и другими малоценными породами. Для того чтобы предотвратить этот процесс, называемый сменой пород, необходимо при рубке специально оставлять крупные деревья. Из их семян сможет восстановиться лес с преобладанием нужной породы. Там, где уже нет возможности обеспечить восстановление леса естественным путем, проводят посадки ценных пород.
Лесные пожары. Лесные пожары ежегодно уничтожают десятки тысяч гектаров лесов. Хозяйства терпят убытки – гибнут древесина, промысловые звери и птицы, в горных лесах в результате пожаров развивается эрозия склоновых почв. Причиной пожаров могут быть молнии, однако сегодня их роль незначительна, большая часть пожаров начинается из-за неаккуратного обращения человека с огнем. Для профилактики пожаров запрещается в сухое время года в лесу разводить костры. В крупных лесных хозяйствах есть специальные пожарные бригады, в распоряжении которых вертолеты и современные огнетушители. Низовые пожары (когда выгорает только напочвенный покров и подлесок, а деревья сохраняются) могут быть даже полезны для леса, так как уничтожают избыток детрита, скапливающегося на поверхности почвы, и ликвидируют пристанища для размножения лесных вредителей, но они случаются редко.
Уменьшение водоохранной роли лесов. При полном или частичном сведении лесов первой и второй группы высыхают родники и колодцы, падает водность рек и нарушается равномерность стока (высокие весенние паводки и большие наводнения чередуются с сильным обмелением рек летом). В настоящее время проводятся работы по восстановлению лесов вдоль рек. В России увеличивается доля лесов второй группы.
Выпас скота. При выпасе погибают молодые деревца, которые скот объедает и вытаптывает, ухудшаются условия для роста взрослых деревьев, исчезают птицы и массово размножаются вредители. В лесах на склонах гор выпас вызывает смыв почвы (эрозию). Для исправления ситуации выпас в лесах прекращают. Скот обеспечивают кормом на сенокосах и пастбищах, продуктивность которых повышают использованием специальных приемов улучшения лугов: 1 га улучшенного луга в лесной зоне дает столько же корма скоту, сколько 20 га леса.
Влияние на леса пыли и ядовитых газов. Отрицательно влияют на лесные экосистемы выбросы в атмосферу токсичных газов и пыли промышленными предприятиями и транспортом. Эти загрязняющие вещества попадают из атмосферы в леса чаще всего с кислотными дождями. В непосредственной близости от промышленных предприятий, загрязняющих атмосферу, возможны ожоги листьев деревьев ядовитыми газами и пылью. Устойчивость разных деревьев к атмосферным загрязнителям различна. Устойчивы тополи, ивы, малоустойчивы ель, пихта, липа. Для уменьшения количества промышленных выбросов в атмосферу строят очистные сооружения и внедряют новые малоотходные технологии.
Влияние подтопления. Леса могут погибать при строительстве водохранилищ или крупных дорог, нарушающих подземный сток грунтовых вод. В прилегающих к водохранилищу низких местах и вдоль дорог к поверхности приближаются грунтовые воды. Это называется подтоплением. Такие породы, как липа, дуб или сосна, не приспособлены к жизни на переувлажненных почвах и погибают. Для уменьшения вреда от подтопления на таких участках высаживают деревья, которые меньше страдают от избытка влаги (тополь, ольха, ива).
Истощение ресурсов побочного лесопользования. При чрезмерной заготовке даров леса: грибов, ягод, лекарственных растений и ненормированном отстреле дичи ресурсы леса истощаются. Заготовку растительного сырья и охоту в лесах организуют так, чтобы не подрывать способность популяций к возобновлению, т.е. не превысить максимально допустимую долю изъятия урожая. Органы исполнительной власти контролируют использование лесных богатств, выдают специальные разрешения (лицензии) на отстрел животных и на заготовку определенного количества растительного сырья. В результате во многих регионах России в последние годы увеличилась численность таких животных, как лоси, кабаны. Население должно знать способы и сроки заготовки растительного лекарственного сырья, бережно обращаться с кустарниками при сборе плодов черемухи, калины, лещины и др.
Обеднение видового состава лесов при использовании химических препаратов. В современном лесоводстве применяют химические средства борьбы с насекомыми-вредителями. В год использования пестициды подавляют вредителей, но вместе с ними уничтожают множество «врагов наших врагов» – хищных насекомых (муравьев, ос) и птиц. На следующий год более массовые популяции вредителей могут вновь быстро восстановиться, а контролирующие их плотность менее многочисленные виды вообще исчезнут. Экологическое равновесие будет нарушено, и пестициды придется применять каждый год, все более ухудшая экологическую ситуацию в лесу и уменьшая разнообразие обитающих в нем животных. При соблюдении правил лесозаготовок и обеспечении охраны муравейников нет необходимости применять в лесу пестициды. Плотность насекомых-фитофагов регулируется механизмами экологического равновесия.
Захламление лесов. Большой вред лесным экосистемам наносит захламление лесов древесными остатками при заготовке древесины или бытовым мусором. Кучи сучьев, коры, тонких стволиков, высокие пни становятся местами размножения лесных вредителей. Бытовой мусор, оставленный в пригородном лесу отдыхающими, туристами или сваленный из автомашин, ухудшает эстетический вид леса, а при сильном захламлении способствует смене лесных трав растениями мусорных местообитаний – рудералами (в первую очередь крапивой и чистотелом). Для предотвращения захламления нужно строго контролировать соблюдение правил заготовки древесины, все древесные остатки использовать для приготовления древесностружечных плит или отправлять на химическую переработку. Ветки хвойных деревьев – это ценный корм, из них приготовляют витаминные концентраты.
Влияние отдыха и туризма. Лес – место отдыха сельского и особенно городского населения. Если леса будет посещать чрезмерно много отдыхающих, это приведет к ухудшению их состояния, и произойдет рекреационная сукцессия. Экологи определяют норматив – предельно допустимую рекреационную нагрузку на лес, при которой он сохранится. Этот норматив определяет число посещений отдыхающими 1 гектара леса за месяц или день. Если массив леса расположен в городской черте, его называют лесопарком. Экосистемы лесопарков испытывают самые большие рекреационные нагрузки. Для их уменьшения лесопарки благоустраиваются (проводятся пешеходные дорожки, создаются игровые площадки, оборудуются места отдыха – беседки, скамейки и т.д.). Для предотвращения захламления лесопарков бытовым мусором устанавливают контейнеры для его сбора, проводят очистку замусоренных лесов.
Существуют правила поведения туристов в лесу, которым они должны строго следовать. Больший вред лесным экосистемам может наносить неорганизованный туризм.
Контрольные вопросы
1. В чем заключается биосферное значение лесов?
2. Что такое побочное использование лесов?
3. Какие группы лесов различаются по их хозяйственному использованию?
4. Как в России нарушается расчетная лесосека?
5. Может ли пожар быть полезными для леса?
6. Как можно снизить рекреационное влияние на лес?
Справочный материал
Чтобы компенсировать потери лесов из-за рубок, нужно ежегодно сажать 1,5 млн. га леса. Лидерами посадки леса сегодня стали Южная Корея и Кения. Компания из Коннектикута (США), которая производит электрооборудование, вложила 2 млн. долларов в посадку лесов в Гватемале. На площади 960 км2 посажено 52 млн. деревьев.
Леса России ежегодно поглощают 262 млн. т углерода, однако этот показатель можно удвоить, если улучшить возрастную структуру лесов и перестойные леса заменить на более молодые древостои. Чем продуктивнее лес, тем благотворнее его влияние на атмосферу. Древостой среднего возраста поглощает диоксида углерода больше, чем молодая посадка: 1 га 20-летнего сосняка поглощает 9 т диоксида углерода в год, а 60-летнего – 13 т. У старого перестойного древостоя способность поглощать диоксид углерода и выделять в атмосферу кислород снижается. Таким образом, вовремя срубить лес – это получить не только экономическую выгоду (древесину высокого качества), но и экологический выигрыш. Между тем в ряде районов России (Западная Сибирь, Башкортостан, Татарстан) много перестойных березняков.
Лес – санитар атмосферы: 1 га придорожного елового леса задерживает 30 т пыли в год, соснового бора – 38 т, а дубравы – 54 т. Зеленый фильтр леса шириной 100 м снижает запыленность воздуха до 65% от запыленности на открытом месте; шириной 400 м – до 38%, шириной 1000 м – до 25%, шириной 3 км – до 5%.
Важным источником кислорода и поглотителем диоксида углерода являются тропические леса, однако из-за хищнического использования они исчезают со скоростью 23 га в минуту. Каждый день в тропических лесах безвозвратно исчезают 3 биологических вида. Если положение не изменится, то эти леса исчезнут в начале следующего столетия, что резко усилит проявление парникового эффекта.
Когда Гималаи были покрыты деревьями, территория современного государства Бангладеш страдала от больших наводнений дважды за 100 лет. Сейчас там одно крупное наводнение происходит в среднем раз в четыре года.
Финляндия имеет всего 2% лесных запасов мира и производит 25% мировой бумаги. В этой стране 100 крупных предприятий по производству целлюлозы, бумаги, картона. Углубляя переработку древесины, Финляндия сокращает лесосеку и восстанавливает вырубаемые леса. Наша страна в основном торгует круглым лесом, стоимость которого 33 доллара за 1 м3. Кубометр целлюлозы, которую продает Финляндия, стоит 500 долларов. При этом финские целлюлозно-бумажные комбинаты экологически чистые и практически не загрязняют среду.
Расчетная лесосека России в 1998 г. была использована только на 20%.
В России используют от 50 до 70% биомассы срубленных деревьев, остальное гниет на вырубках или сжигается. В Японии используют до 99%, включая пни и кору, из которой готовят субстрат для выращивания грибов. После того как грибы используют нужные им питательные элементы, порошок коры можно использовать как органическое удобрение. Та часть древесины, которую нельзя использовать для изготовления пиломатериалов, становится сырьем для производства спирта и различных прессованных изделий (древесноволокнистых плит и т.д.).
Леса России богаты орехами, ягодами и грибами. В настоящее время учтено свыше 8485 тыс. т. клюквы, черники и брусники, 2759 тыс. т орехов, 4326 тыс. т грибов. Из 600 видов лекарственных растений, которые заготавливают на территории России, одна треть – лесные виды, в том числе 10 – древесные. Однако использование этих «даров леса» крайне неполное. Используется примерно треть урожая ягод, пятая часть урожая орехов и десятая часть урожая грибов. Ценнейшего продукта леса – кедрового ореха, обладающего редким комплексом полезных для здоровья человека качеств, заготавливается не более, чем четверть от возможного количества. В то же время популяции клюквы вблизи городов и дорог в значительной мере подорваны варварским сбором («вычесыванием»).
В лесу урожайность (на 1 га) грибов – 150–250 кг, ореха лещины – до 500 кг, брусники и черники – 300–350 кг (на вырубках – до 1,5–2 т), малины – 200–600 кг (на вырубках — до 3 т), кедрового ореха — от 250 до 600 кг (рекордный сбор – до 1,2–2 т). С 1 га зрелого березового леса можно получить 20–30 т сока.
Урожай лесных ягод в районах их интенсивной заготовки может быть повышен при применении удобрений: урожай малины, ежевики, смородины – в 2–3 раза, черники – на треть.
Одно взрослое дерево липы «дает» 70 кг меда, это столько же, сколько пчелы могут собрать с 1 га посевов гречихи. 1 га липняка – это 1 т меда. Липовыми лесами богаты Дальний Восток и Башкортостан.
В неприспособленном для отдыха лесопарке в течение года могут отдыхать не более 10–25 человек на 1 га, а при обустройстве его дорожками 1 га леса может выдержать 50 отдыхающих.
Разные типы леса различаются по предельно допустимым рекреационным нагрузкам. Так, в средней полосе России сосняк может выдержать 7, ельник – 15, осинник и березняк – до 20–30 человек на 1 га одновременно и ежедневно в течение 5–7 лет.
Семья синиц за лето съедает 35 тыс. гусениц, лазоревка в период кормления птенцов уничтожает до 250 тыс. гусениц. Добыча муравьев одного большого муравейника в сутки составляет 6500 гусениц, 28000 куколок и 2600 бабочек дубовой листовертки. Пять муравейников средней величины гарантируют здоровье целому гектару леса.