ЭКОЛОГИЯ, 2008, № 4, с. 243-252
УДК 502.4:58+504.73.05+528.9
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ И ПРОГНОЗ АНТРОПОГЕННОЙ ДИНАМИКИ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА ОСОБО ОХРАНЯЕМЫХ ПРИРОДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ НА ОСНОВЕ ФИТОЭКОЛОГИЧЕСКОГО КАРТОГРАФИРОВАНИЯ
© 2008 г. П. Л. Горчаковский, Л. А. Иванова
Институт экологии растений и животных УрО РАН 620144 Екатеринбург, ул. 8 Марта, 202 E-mail: botanica@ipae.uran.ru Поступила в редакцию 01.02.2008 г.
Излагаются методические основы создания для заповедных территорий, с учетом специфики этих природных объектов, фитоэкологических карт, открывающих дополнительные возможности для оценки и анализа современного и прогнозируемого состояния растительного покрова.
Ключевые слова: заповедники, растительность, современное состояние, антропогенные изменения, фитоэкологическое картографирование.
Традиционные меры сохранения фиторазно-образия путем создания сети особо охраняемых природных территорий (ООПТ) - заповедников, в том числе биосферных, национальных и природных парков, заказников - не решают полностью этой проблемы. В пределах заповедных территорий осуществляется научно-исследовательская и хозяйственная деятельность, проводятся познавательные экскурсии и т.п., а следовательно, происходят процессы трансформации растительного покрова, сопровождающиеся упрощением его структуры, обеднением флоры, инвазией антропофитов и апофитов, увеличением доли производных фитоценозов при одновременном уменьшении доли коренных. Все это определяет необходимость проведения на территории ООПТ тщательного изучения закономерностей антропогенной трансформации растительного покрова, организации фитомониторинга и на этой основе разработки мер по сохранению фиторазнообразия на флористическом и ценотическом уровнях, ограничению негативных последствий воздействия человека на фитоценозы.
К числу эффективных способов выявления, отображения и анализа закономерностей антропогенной трансформации растительного покрова относится фитоэкологическое картографирование. Оно основано на изучении пространственной неоднородности растительного покрова, анализе его связей со средой, выявлении динамических тенденций. Фитоэкологические карты в наиболее концентрированном и доступном для анализа виде содержат информацию о последствиях воздействия человека на растительность и природную
среду той или иной территории, о современном состоянии, условиях трансформации и тенденциях изменения разных типологических подразделений и территориальных комплексов растительности (Горчаковский и др., 1995, 2000). При создании фитоэкологических карт устанавливается состав коренной, производной и культивируемой растительности, определяется степень антропогенной нарушенности разных категорий растительных сообществ, разрабатываются шкалы степени трансформации, проводится картометри-ческий анализ выделов растительности.
В ходе фитоэкологического картографирования ООПТ возникает ряд новых задач, вытекающих из особенностей таких природных объектов. Это определяется прежде всего необходимостью сохранения фиторазнообразия, уникальных растительных сообществ и популяций редких растений на основе гармоничного сочетания заповедного режима с научно-исследовательской, просветительской и хозяйственной деятельностью.
МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ
К СОЗДАНИЮ ФИТОЭКОЛОГИЧЕСКИХ КАРТ
Пути и способы создания фитоэкологических карт рассматриваются в данной работе на примере исследований, выполненных авторами на территории Ильменского заповедника (Южный Урал). Этот объект с природоохранной точки зрения представляет особый интерес, поскольку здесь сосредоточены местонахождения уникальных горно-степных сообществ (Горчаковский, Золотаре-
I Озера Шкала высот, м над ур. м.
I I290-330
□ 330-370
□ 370-420
□ 420-460
□ 460-500 Н 500-540
540-590 590-630 630-370 ^^ Нет данных
N
W
Рис. 1. Цифровая модель рельефа ключевого участка Ильменского заповедника.
Топографический индекс влажности
0.04-0.37 0.36-0.69 □ 0.69-1.02 1.02-1.35 1.35-1.68 1.68-2.01 2.01-2.34 2.34-2.67 2.67-3 Нет данных
N
Рис. 2. Растровый слой "Топографический индекс влажности".
ва, 2004), а также популяций редких растений, в том числе эндемиков и реликтов (Горчаковский и др., 2005).
Методические основы фитоэкологического картографирования особо охраняемых природных территорий можно рассмотреть на примере создания серии фитоэкологических карт Ильменского заповедника (ключевой участок).
Первый этап - выявление зависимости распределения растительных сообществ от рельефа и условий увлажнения
Для этого в программе ArcInfo 8.3 была создана гидрологически корректная цифровая модель рельефа исследуемой территории (рис. 1). Использовано приложение Arc View SINMAP (Pack et al., 1996), которое предназначено для картирования индекса стабильности склонов, основываясь на географической информации, преимущественно на цифровой модели рельефа. Модель стабильности склонов учитывает, что высокая почвенная влажность проявляется во впадинах, котловинах, т.е. в отрицательных формах рельефа. В результате применения SINMAP получены семь растровых слоев, которые содержат информацию о крутизне склонов, водообеспеченности отдельных элементов рельефа и т.п. В данном случае наибольший интерес представляет слой "Топографический индекс влажности" (рис. 2). Значения этого индекса менее 1.02 соответствуют участкам с низкой влажностью, от 1.02 до 2.01 - участкам по-
рогового насыщения, т.е. способным стать насыщенными, более 2.01 - зоне насыщения (постоянно увлажненные формы рельефа).
Полученный растровый слой свидетельствует о значительной расчлененности территории на участки с разной степенью увлажнения. При движении с запада на восток можно выделить 5 меридионально ориентированных участков: 1) сухие участки, на топографической карте соответствующие Ильменскому хребту; 2) зона насыщения, в рельефе совпадающая с болотом Зеркальное и долиной р. Няшевки; 3) сухие участки, представленные невысокими холмами, прерываемые р. Няшевка и заливом Штанная курья; 4) зона насыщения, занятая озерами Большой Таткуль и Большое Миассово, а также Клюквенным болотом; 5) широкая слабоувлажненная полоса с вкраплениями насыщенных влагой местоположений между озерами Бараус, Большое Миассово и Малый Кисегач.
На основе полученных данных разработана сеть маршрутов для изучения растительности. Чтобы охватить все разнообразие растительных сообществ и установить их зависимость от гидрологического фактора, маршруты намечали таким образом, чтобы они пересекали участки с разной степенью увлажнения. Маршрутные линии располагались параллельно с промежутками 0.5 км и были ориентированы с запада на восток для первого, второго и третьего участков и с юго-запада на северо-восток - для пятого. Для четвертого
S
S
Озера
1 2
2а
3
4
5
6
7
8
9
\9а 96 9в 9г
10 10а 106 10в 10г 11 11а 116 12 12а
13
14
15
16
17
18
19
20 21
Рис. 3. Карта современной растительности ключевого участка Ильменского заповедника.
1-3 - степи и остепненные луга; 4-11 - светлохвойные (Pinus sylvestris, Larix sibirica) леса и редколесья; 12 - подтаежные широколиственно-хвойные (Pinus sylvestris, Tilia cordata) леса; 13 - широколиственные (Tilia cordata) леса; 14,15 -мелколиственные (Betula pubescens, Alnus incana) леса; 16-19 - болота; 20, 21 - прибрежно-водные сообщества. Производные сообщества подчинены коренным и в легенде имеют буквенное дополнение к номеру коренного.
участка исследования проводились от периферии озер к их центру.
Второй этап - создание карт современной и потенциальной растительности
Для исследуемой территории на эколого-фи-тоценотической основе была разработана классификация степной, лесной, луговой, болотной и прибрежно-водной растительности. Эту классификацию использовали при составлении легенды карты, а на основе классификации и легенды была создана карта современной растительности (рис. 3).
Для отражения динамических тенденций растительного покрова за основу была принята идея эпитаксона. Согласно В.Б. Сочаве (1978, 1979),
эпитаксон представляет собой динамическое целое, включающее производные состояния, подчиненные своему материнскому ядру. Поскольку материнское ядро формируется в оптимальных для него природных условиях, а исследуемая территория распадается на две части, отличающиеся по природным условиям (горную и предгорную), для каждой из них составлена своя схема эпитаксона (рис. 4, 5).
В предгорной части (восточные предгорья Ильменского хребта) ядро эпитаксона образуют сосновые леса зеленомошные ^тш sylvestris-Ca-lamagrostis arundinacea + Vaccmшm vitis-idaea + + Vaccinium myrtШus-Pleurozium schreberi + Hyloco-mium splendens), лучше всего выраженные в районе оз. Бараус. Для горной части ключевого участка ядром эпитаксона следует считать сосновые
Березово-сосновые леса орляковые (P.s. + B.p.-
Pteridium aquilinum)
Березово-сосновые леса крапивные (P.s + B.p.-
Urtica dioica)
Сосновые леса вейниковые (P.s.-C.a.)
Березовые леса
орляковые (B.p.-Pteridium aquilinum)
/
Березово-сосновые леса вейниковые (P.s. + B.p.-C.a.)
Березовые леса злаковые (B.p.-Dactylis glomerata + C.a.)
Луга бобово-разнотравные
(Medicago falcata + Trifolium medium + Geranium pratense + A.p)
Рис. 4. Эпитаксон восточных предгорий Ильменского хребта. В круг включены серийные варианты, в прямоугольник -ряды антропогенной трансформации. Принятые сокращения: P.s. - Pinus sylvestris, B.p. - Betulapendula, V.v.-i. - Vaccinium vitis-idaea, C.a. - Calamagrostis arundinacea, A.p. - Aegopodium podagraria.
леса травяные (Ртш sylvestris-Rubus saxatiUs + + Carex lasiocarpa + Calamagrostis arundinacea), занимающие здесь 20% общей площади.
Выявленные тенденции антропогенной трансформации растительности, нашедшие отражение в схемах эпитаксонов, дают возможность получить представление о том, как будет происходить восстановление растительных сообществ, нарушенных в результате деятельности человека, в случае полного снятия антропогенных нагрузок и при сохранении существующих климатических условий. Совершенно очевидно, что восстановление будет осуществляться по тем же рядам антропогенной трансформации, но в
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.