АНТРОПОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ БИОТЫ И ОЦЕНОЧНОЕ ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ

Широкое понимание экологии открыло возможности для возникновения новых направлений поиска и расширения тематического содержания карт, связанных с изучением воздействия человека на биотический покров, и особенно на биосферу в целом. Поскольку экологические проблемы стали рассматриваться как взаимодействие в системе "природа-общество-человек" и разрешение их возможно только на междисциплинарном уровне, биогеог- рафическое картографирование обогащается новыми научными подходами, разработками и сюжетами карт.

В классификации эколого-географических карт научно-прикладной направленности особое место отводится картам, отражающим процессы и последствия антропогенной трансформации природной окружающей среды. Карты этого класса ориентированы на глобальные, региональные и локальные экологические проблемы как результат нарушения структурно-функциональной организации геосистем разного уровня. В этой системе установился определенный набор карт, необходимых для обеспечения управления сбалансированным развитием регионов, проектных и других научно-производственных работ, направленных на решение вопросов сохранения природной окружающей среды, включающий: инвентаризационные, оценочные, прогнозные и рекомендательные карты (Стурман, 2000; Белов и др., 2002). Инвентаризационные биогеографические карты, регистрирующие современный растительный покров и его использование, служат базовой основой для оценочных и прогнозно-рекомендательных карт, которые отличаются более четкой ориентацией на решение вопросов рационального природопользования и сохранения природной среды. Наибольшее развитие получили оценочные карты растительности, что связано с возросшей ролью оценки экологического потенциала территорий с целью сохранения качества природной среды.

Карты оценки антропогенной нарушенности и экологического состояния растительного покрова

Эти карты представляют необходимый раздел в составе материалов ОВОС - оценки воздействия на окружающую среду при экологическом обосновании различных проектов (Белов и др., 2006). Степень нарушенности растительного компонента природных комплексов определяется как для отдельных растительных сообществ, составляющих растительный покров региона, и для его подразделений разного уровня (вплоть до популяций видов), представляющих ресурсную или иную ценность с точки зрения сохранения качества среды обитания, так и для растительного покрова в целом. Оценка нарушенности растительности составляет важное звено в анализе современного состояния "здоровья" отдельных геосистем, ландшафтов и регионов в целом. Оценочные карты современного состояния растительного покрова включают, как правило, несколько сюжетов или представлены серией сопряженных карт.

Оригинальное картографическое произведение представляет "Атлас малонарушенных лесных территорий России" (2002), включающий два крупных раздела. Раздел "Карты малонарушенных лесных территорий" показывает расположение таких лесных массивов в различных регионах. Раздел "Тематические карты" включает карты основных лесообразующих пород лесов и карты основных типов лесных сообществ (по материалам карты "Растительность СССР", 1957). В качестве малонарушенных лесных территорий в Атласе принимаются лесные массивы, которые

- располагаются в пределах лесной зоны;

- имеют достаточно большую площадь;

- представлены непрерывной мозаикой природных экосистем;

- не фрагментированы элементами инфраструктуры;

- не содержат признаков существенного влияния хозяйственной

деятельности человека;

- имеют естественный пожарный режим.

Минимальная площадь малонарушенного лесного массива составляет не менее 50 тыс. га при минимальной ширине - 10 км. Эта площадь является достаточной для поддержания жизнеспособных популяций большинства естественных видов растений и животных. Мапонарушенные лесные территории понимаются как природные территории, сохранившиеся и близкие к естественному состоянию по сравнению с другими участками лесной территории, испытавшими существенное антропогенное воздействие. В качестве фоновых были выбраны лесные массивы по состоянию на 1930 г., не подверженные с того времени существенной трансформации. Карты содержат справочный материал по характеристике лесного фонда и по роли малонарушенных лесных территорий в субъектах Российской Федерации.

В России сохранилось около 289 млн га малонарушенных лесных территорий, из которых 75% находятся на лесных землях. Только 5% этих лесов (14,4 млн га) в настоящее время находятся под охраной в составе особо охраняемых природных территорий. Лесные экосистемы в наибольшей степени сохранились в Восточной Сибири, где доля малонарушенных лесных территорий составляет 39%, на Дальнем Востоке (31 %) и в Западной Сибири (25%). Высокая степень антропогенной трансформации лесов характерна для европейской части России, где эти леса занимают только 9% территории. В Атласе приведен обширный справочный материал как в целом по стране, так и по субъектам Российской Федерации, а также по отдельным зональным подразделениям территории.

Оценочные карты нарушенности растительного покрова отражают ее текущее состояние, которое определяется многими причинами. При антропогенной трансформации растительности происходит смена исходных (фоновых) сообществ их антропогенными производными. Она сопровождается уменьшением обилия типичных для сообщества видов, сменой доминантных видов, снижением биологического разнообразия, продуктивности, упрощением структуры сообществ и нарушением межкомпонентных структурно-функциональных связей. Степень нарушенности растительных сообществ определяется по мере отклонения их показателей, отобранных в качестве критериев дигрессии, от коренного состояния или от состояния на определенный момент времени, отмеченного в качестве базового. При проведении подобных исследований важно учитывать региональные особенности структуры растительного покрова, подобрать доступные и объективные критерии оценки состояния растительных сообществ с учетом вклада каждого показателя в оценку состояния растительности в целом. Для проведения работ по выявлению современного состояния растительности существуют различные подходы и принципы определения степени ее нарушенности. В качестве общих критериев дигрессии растительности для всех типов экосистем часто используют такие показатели, как (по "Экосистемы Монголии", 1995):

- сохранность видового состава растительных сообществ и роль участия в них сорных видов;

- проективное покрытие травяного покрова и степень его нарушенности (в процентах от проективного покрытия фоновых участков);

- состояние древостоя и роль коренных видов;

- сохранение структуры сообществ;

- продуктивность сообществ;

- положение сообществ в ряду антропогенной трансформации.

Один из эффективных, часто используемых в картографической практике, методов связан с динамической трактовкой растительного покрова (экодинамические карты). Методологически в основе исследований и оценки антропогенной нарушенности лежит представление об эволюционно-динамическом статусе растительности. Он включает как основные проявления динамики растительности, ее изменчивость под влиянием внутренних причин и внешних факторов (в т. ч. антропогенного характера), так и ее эволюционное развитие, связанное с историей развития ландшафтно- географической среды в целом.

Значительный вклад в развитие теории фитоэкологического картографирования внес В. Б. Сочава (1979), разработавший структурно-динамический подход к оценке антропогенной нарушенности природных геосистем. Он подчеркивал необходимость различать динамику (как ее текущую изменчивость под влиянием внутренних причин и внешних факторов, в т. ч. антропогенного характера) и эволюцию растительных сообществ, как их поступательное развитие, связанное с историей формирования ландшафтно-географической среды в целом. Анализ структурно-динамических особенностей и классификация растительности дают возможность увязать разнообразие растительных сообществ в сложные динамические системы - эпитаксоны разных размерностей и уровней организации (эпиассоциации, эпиформации и т. д.), каждый из которых представлен коренным сообществом и несколькими динамическими модификациями, разноудаленными от коренного в зависимости от степени измененное™. Системный структурно-динамический подход к изучению экосистем, понимание подразделений растительного покрова как определяющих их компонентов, широко используется при разработке принципов и методов современного фитоэкологического картографирования и построения карт эпитаксонов. Такие обзорные мелкомасштабные экодинамические карты созданы для крупных регионов Сибири под руководством В. Б. Сочавы (1980): карты нарушенности растительного покрова Иркутской области (1:2 500 000) и позже для территорий газоконденсатных месторождений (1:25 000-1:100 000) (Экологические условия развития..., 2005).

Динамика растительности включает многочисленные текущие изменения в составе и структуре растительных сообществ в связи с изменениями экологических, в том числе антропогенных факторов. Для отражения антропогенной динамики растительного покрова на картах применяются такие категории динамического состояния, как коренные, условно коренные, производные (короткопроизводные, длительно-производные и устойчиво-производные) сообщества, объединенные в ряды антропогенной трансформации (восстановительные или дигрессионные серии). Длительно- и коротко-производные растительные сообщества различных рядов антропогенной трансформации объединяются в один эпитаксон с коренным фитоценозом, которому они соподчинены в легенде карты. При этом главным в эпитаксонах является их системообразующие связи - пространственно-экологические, географические, сукцессионно- или флуктуационно-динамические. Именно эти связи делают каждую из систем единой, целостной и четко выраженной в пространстве, что и позволяет ее картографировать. Такой подход обычно используется при составлении универсальных карт растительности и оценочных карт степени ее нарушенности.

Изложенные принципы были опробованы при эколого-географическом анализе территории Московской области. Необходимую информацию о растительном покрове дает среднемасштабная карта растительности области (1:200 000; под ред. Г. Н. Огуреевой, 1996). На этой карте реально воплощена идея эпитаксонов. Эпиформации и эпиассоциации трактуются как эколого-динамические системы, отражающие различные пути динамического состояния растительности - более устойчивые коренные и все связанные с ними переменные: серийные, коротко- и длительно-производные сообщества. Эпитаксоны выделяются не только на фитоценотической, но и на ландшафтно-экологической основе, что позволяет, например, определить устойчивые зонально-региональные типы сообществ и коренное материнское ядро эпитаксонов.

В результате эколого-динамического подхода на карте Московской области в лесном типе растительности показано большое количество реальных эпитаксонов, содержащих по пять-шесть переменных структур, подчиненных конкретным коренным типам. Карта отображает ценотическое разнообразие более 60 различных климаксовых и около 230 типов производных лесных сообществ, 20 динамических рядов луговой растительности и 8 экологических подразделений болот. Карта содержит сведения о современном ценотическом составе и состоянии лесов, об их динамических тенденциях, на основе чего можно делать прогнозы и давать оценки современного положения дел в экологии региона.

Карты экологического состояния растительного покрова. В эту группу входят интегральные карты оценки современного экологического состояния растительного покрова и аналитические карты для отдельных типов растительности (лесной, луговой, болотной и др.).

На среднемасштабных картах для каждого ландшафта или региона указывается процентное соотношение нарушенной площади (по сохранности коренных и производных растительных сообществ) ко всей площади выдела и преобладающие факторы нарушения (для лесов, например, вырубки, пожары, повреждения от насекомых-вредителей и др.). Карта растительности Московской области была составлена на эколого-динамической основе с учетом ландшафтной структуры территории. Эколого-динамический подход позволяет оценить разнообразие растительных сообществ и их современное состояние в пределах каждого типа ландшафта. Структура лесного покрова каждого ландшафта (около 100 ландшафтов в Московском регионе; Анненская и др., 1997) характеризуется набором специфических лесных сообществ, адаптированных к определенным экотопам взаимосвязями и особенностями распространения, их количественным соотношением и размещением относительно друг друга. Для каждого ландшафта характерен свой комплекс типов леса (Огуреева, Булдакова, 2006). При этом особое внимание уделяется выявлению эпиассоциаций с учетом эколого-географических рядов, свойственных природным комплексам. В каждом ландшафтном комплексе наблюдаются различные варианты сочетаний коренных сообществ, создающих характерный набор эпиассоциаций. В различных природных условиях антропогенная трансформация растительных сообществ и процессы их восстановления протекают по-разному, и для выявления стадий этих смен необходимо иметь представление о приуроченности коренных типов лесов к определенным структурным элементам ландшафтов. Это дает возможность проследить все стадии динамического ряда. Оценка соотношения площади коренных и производных лесов в пределах ландшафта может служить надежным показателем современного состояния его растительного покрова. Ландшафтные комплексы типов леса в целом характеризуют современный экологический потенциал территории. Подобный опыт оценки состояния растительности на ландшафтной основе проведен для юга Московской области (Котова и др., 2000).

Таким образом, универсальная среднемасштабная карта растительности как фитоценотическая модель раскрывает экологический потенциал территории и содержит необходимую экологическую информацию о современном состоянии природных растительных ресурсов региона и тенденциях их изменения. Информация о современном состоянии и степени антропогенной трансформации растительного покрова региона необходима для планирования хозяйственной деятельности, экологического мониторинга и восстановления природного потенциала экосистем и сохранения генофонда.

В крупномасштабных исследованиях открываются возможности более полного и всестороннего изучения нарушений естественного растительного покрова (Огарь, Рачковская, 1997). Ему предшествует определение реакции видов и сообществ на природные и антропогенные факторы, характера сукцессий и условий их обратимости. Для каждого выдела инвентаризационной карты последовательно проводятся:

- выявление факторов антропогенного воздействия (распашка земель, выпас, селитебно-промышленное использование, транспортная сеть) с ранжированием их по значимости и выделением доминирующих;

- определение характера воздействия (природный, антропогенный, природно-антропогенный);

- установление направленности процессов трансформации растительности (опустынивание, заболачивание, засоление) и общих тенденций изменения (деградация, восстановление);

- определение пространственной выраженности трансформации (площадная, очаговая, линейная, точечная);

- определение длительности и временного режима воздействия (многолетнее круглогодичное, сезонное, эпизодичное);

- выявление стадий трансформации растительности для разных типов сообществ по отношению к различным факторам воздействия;

- описание фоновых (ненарушенных) участков естественной растительности по отношению к которым оценивается состояние нарушенных площадей.

В результате анализа и оценки состояния растительные сообщества классифицируются по трем-пяти оценочным качественным категориям: ненарушенные (фоновые), условно нарушенные, слабо-, средне-, сильно- нарушенные и уничтоженные.

В отдельных случаях карты экологического состояния составляются только для хозяйственно значимых типов растительности. В качестве таковых чаще всего выступают леса и природные кормовые угодья. На картах отображается экологическое состояние растительности в форме вербальных оценок (катастрофическое, кризисное, напряженное, удовлетворительное, хорошее и т. д.) в соответствии с балльной оценкой критериев состояния. Для лесов наиболее значимыми являются такие показатели, как соотношение площади естественных коренных и производных сообществ, способность к естественному возобновлению, продуктивность древостоев, поврежденность пожарами, болезнями и энтомовредите- лями, различных видов техногенного воздействия; для оценки состояния пастбищ важными являются: устойчивость к выпасу, степень дигрессии, сезонность использования, генезис и др. Примером

могут быть карты: "Экологическое состояние лесов России" (1:20 000 000; Экологический атлас России, 2002), "Экологическое состояние лесов" (1:2 500 000 и 1:200 000; Снытко и др., 2003).

При картографировании оценок нарушенности растительности часто используются всевозможные источники (материалы землеустройства, лесотаксации, ведомственных мониторингов, различные фондовые материалы по исследованию состояния окружающей среды), позволяющие выявить различные параметры нарушенности растительного покрова под влиянием пожаров, энтомовредителей, промышленных рубок, распашки земель, рекреации, влияния кислотных дождей, промышленного загрязнения.

Карты факторов антропогенного воздействия. Для составления рядов трансформации часто используются аналитические карты антропогенных факторов воздействия, продолжительности, сроков давности воздействия и степени их проявления (Карпенко, 1965; Белов и др.

2002). Среди основных рядов трансформации для лесной растительности выделяются ряды смен: после выборочных рубок, после сплошных рубок, после пожаров верховых, после пожаров низовых, после распашки, рекреационные. Для травяных типов растительности (луга, степи) выделяются ряды пастбищной дигрессии, послепожарные сукцессии и др. (рис. 16). После изучения факторов воздействия составляются карты растительности на ту же территорию с отражением рядов антропогенной трансформации с учетом воздействия факторов и их продолжительности.

Рис. 16. Фрагмент карты факторов воздействия на растительность (ключевой участок в окрестностях Чудского озера): А - выборочные рубки: Б - сплошные рубки; В - пожары: Г - распашка. Пашни заброшены: 1 - 30-40 лет назад: 2-20 лет назад: 3 - меньше 30 лет назад (ло А. С. Карпенко, 1965)

Оценка трансформации биоты. Особый сюжет карт нарутемности растительного покрова или животного мира представляет оценка степени их обеднения. В этой группе карты обеднения растительного и животного мира под воздействием антропогенных факторов, отражающие многолетние негативные последствия антропогенных воздействий в сравнении с естественным доагрикультурным состоянием биоты, подготовлены Л. Г. Емельяновой, И. М. Микляевой и Т. В. Котовой (Экологический атлас России, 2002; Национальный атлас России, 2006).

На карте "Обеднение растительного мира России" (1:20 000 000), рассматривается снижение естественного разнообразия растительных сообществ и видов растений под влиянием хозяйственной деятельности человека на территориях с определенным природным потенциалом. При составлении карты использован метод косвенной качественной оценки современного состояния естественных растительных сообществ - их флористического богатства и ценотического состава - через нарушенность растительного покрова. Прямая количественная оценка невозможна из-за отсутствия кадастра видов и сообществ, а также учета уничтоженных видов в сообществах. Оценка обеднения растительного мира проводилась по пяти градациям: катастрофическое, кризисное, значительное, среднее, незначительное. Обеднение оценивалось по двум основным параметрам: степени трансформации сообществ и соотношению площадей коренных сообществ и разных стадий произ- водности, а также территорий, лишенных естественной растительности под воздействием хозяйственной деятельности человека (табл. 12).

Основное ОГЛАВЛЕНИЕ карты "Обеднение животного мира" раскрывается через тенденции его изменения. Они прослеживаются на примере хорошо изученных и значимых для человека классов животных - млекопитающих и птиц и характеризуются на двух уровнях организации: популяционно-видовом (генофонд) и экосистемном (ценофонд). Основными критериями оценки послужили: сокращение видового разнообразия, синантропизация, упрощение структуры животного населения, смена видов - доминантов и др. Широко использовались также косвенные показатели, характеризующие степень нарушенное™ естественных местообитаний животных. В соответствии с этими показателями выявлено три тен-

Таблица 12

Легенда карты "Обеднение растительного мира" (Экологический атлас России, 2002)

Снижение естественного разнообразия растительных сообществ и видов растений
□	Очень сильное	На 80% площадей коренная растительность уничтожена; на 20% сохраняются отдельные виды и структура естественных сообществ
□	Сильное	Преобладают вторичные сообщества и си- нантропные виды; на 20-50% площадей сохраняется естественное разнообразие растительности
□	Значительное	На 50-70% площадей сохраняется естественное разнообразие растительности; выпадение структурных элементов сообществ и замещение до 30% исходных видов синантропными
□	Умеренное	На 70-90% площадей сохраняется естественное разнообразие растительности; изменение структурных элементов сообществ и внедрение до 10-20% синантропных видов
и	Незначительное	Растительный мир близок к современному естественному состоянию
Степень обеднения растительного мира показана на фоне биомов (подзональных подразделений и высотно-поясных вариантов); био- мы: полярных пустынь и арктических тундр, субарктических тундр и предтундровых редколесий, тайги, подтаежных и широколиственных лесов; луговых, настоящих и опустыненных степей, пустынь, высокогорных тундр, лугов, кустарников и редколесий, горных лесов и горных степей.

денции изменения животного мира (полное исчезновение естественных сообществ, резкое сокращение видового разнообразия и увеличение доли синантропных видов в связи с уничтожением естественных местообитаний; значительное сокращение видового разнообразия, местами до 50%, изменения в структуре животного населения в связи с антропогенной трансформацией естественных местообитаний; умеренное сокращение видового разнообразия, местами на 20%; намечающиеся изменения в структуре животного населения в связи с усилением антропогенного воздействия).

Основное ОГЛАВЛЕНИЕ карт обеднения отображается на фоне естественных (зональных и высотно-поясных) биомов. В характеристике заповедников указывается число редких видов сосудистых растений, млекопитающих и птиц, обитающих в них, а также число видов, занесенных в Красные книги разного статуса.