Обоснование площадей особо охраняемых природных территорий для устойчивого функционирования природных комплексов: На примере Пермской области

Актуальность исследований. Биосфера Земли является сложнейшим организмом, который может потерять устойчивость при современном антропогенном воздействии. В связи с этим важнейшими направлениями международной природоохранной деятельности являются реализация концепции устойчивого развития и выполнение конвенции о ландшафтном и биологическом разнообразии. В 1992 г. в Рио-де-Жанейро принят ряд документов, в основе которых лежат идеи устойчивого развития природы. Эти материалы послужили основой и для разработки Концепции перехода Российской федерации на модель устойчивого развития. В ней отмечается необходимость сбалансированного решения задач социально-экономического развития и сохранения благоприятного состояния окружающей среды и природно-ресурсного потенциала. Это не возможно без учета региональных особенностей территорий, во многом определяющих само понятие «устойчивое развитие». Учет этих особенностей наиболее важен при разработке экологической стороны концепции: создание оптимальной и рациональной системы природопользования возможно только на основе разработки стратегии взаимодействия человека со средой региона его проживания. Это может быть достигнуто путем восстановления естественной биоты на большей части территории планеты в масштабах, достаточных для сохранения ее способности к регуляции окружающей среды. Одним из важнейших способов сохранения естественной биоты является создание оптимальной системы ООПТ, которая бы выполняла функции сохранения ландшафтного и биологического разнообразия.

В Пермской области исторически сложилась обширная сеть ООПТ, включающая 370 территориальных объектов с общей площадью 12 803,44 кв.км. В настоящее время ее функционирование происходит в условиях сложной экологической ситуации, с которой связаны: изменение химического состава всех природных сред, сокращение биоразнообразия, обезлесивание территории, нарушение почвенного покрова и другие проблемы. В связи с этим особую актуальность приобрели вопросы, связанные с изучением экологической ситуации, в которой существует современная сеть ООПТ.

Основная цель исследований — разработка методического подхода к оптимизацииплощадей ООПТ, необходимых для устойчивого функционированияприродных комплексов, и. основанного на изучении экологической ситуации территории Пермской области. Для достижения поставленной цели был. решен ряд взаимосвязанных задач:;

1. Изучение современного состояния сети ООПТ.

2. Пространственный анализ экологической^ ситуации Пермскойобласти, который включает: а) изучение природных предпосылок возникновения экологическихпроблем: — физико-географическая дифференциация территорииб) анализ антропогенной нагрузки на природные комплексы.

3. Комплексная оценка экологической ситуации в природных комплексах.

4. Проведение геоэкологического районирования Пермской области и на его основе определение оптимальнойплощади— ООПТ в пределах природных комплексов.

Объект исследования — природные комплексы Пермской областиПредмет исследования — изучение экологическойситуации природных комплексов для оптимизации площадей ООПТ.

Воснове работы лежат: — теоретические исследованиям в области поддержания экологического равновесия и изучения охраняемых территорий Н. Ф: Реймерса, Ф. Р. Штильмарка, IO. ОдумаГ.Ф. Хильми, Л. Ж. Меллума, F.A. Вороновасовременные представления о геосистемах и системном подходе в географической науке, изложенные в работах JI. Берталанфи, Жекулина, В. Б. Сочавы, А. Д. Арманда, B.C. Преображенского, С. А щ Двинских, Т. П. Девятковой и другихрезультаты ландшафтного районирования Пермской области Б. А. Чазова, A.A. Неулыбиной, Н. А. Назароваметодические разработки в области определения экологических ситуаций и способах их отображения Б. И. Кочурова, А. Г. Исаченко, Н.Ф. ГГлазовского. Кроме того, использованы материалы зарубежных исследований в области изучения ООПТ: «Preserving wildlife» by Mark A. Michael (2000), «Ecosystem management» by Mark S. Boyce (1997), «Parks in peril» (1998), «National parks: in: America» (2000). B> работе использованыматериалы экспедиционных исследованийрезультатыфондовых: истатистических данных кафедры, биогеоценологии и охраны, природы,. ЕНИ1 ПТУ, Управленияпо охране окружающей: среды Пермской области.

В процессе обработкиданных применялись методы: ландшафтного анализа-, математической! статистики,. сравнительно-описательный, экологического картографированияэкспертной оценки., Научная новизна.

• «предложен методический: подход к комплексной? экологической» оценке состояния" природных комплексов с учетом их: экологически значимых свойств и антропогенных нагрузок;

• разработаньг методики: расчет нагрузки на атмосферный? воздух, поверхностные водыземельные: ресурсы-: оценка? состояния? лесной? растительности-, последствия: размещения! отходовдемографической? нагрузки;

• • разработаны методики5 экологической? оценки состояния компонентов природногокомплекса (атмосферный: воздух, поверхностные воды, почвы, лесная растительность)! с учетом потенциальной устойчивости природных комплексов;

• выявлено" пространственное распределение экологических проблем ш ситуаций в природных комплексах: Пермской:области? и построена? карта «Экологическая ситуация в природных комплексах Пермской области» ;

• предложены карты: «Устойчивость природных комплексов к химическому загрязнению» и «Экологическая ситуация в природных комплексах Пермской области», позволяющие выделить благоприятные и неблагоприятные территории для функционирования ООПТ.

• определены оптимальные площади ООПТ для природных комплексов с учетом сложившейся экологической ситуации.

Практическая? значимость исследованийзаключается в выявлении пространственной неоднородности экологических: ситуаций различной степени напряженности и на этой основе проведенрасчет необходимойплощади ООПТ в пределах природных комплексов, что необходимо для поддержания устойчивого развития изучаемой территории. Апробация! работы: Научные: положения и результаты исследования отражены в 6 публикациях, докладывались на региональных конференциях в, Перми- («Экология: проблемы, и путирешения" — 2000; 2002,. 2004, 2005;. „Вопросы физической географии и геоэкологии Урала“, 2000; „География и регион“, 2002), а также на теоретических семинарах на кафедре гидрологии и охраны» водных ресурсов? и вУправлении по охране окружающейсреды. Пермской области. Основные защищаемые положения.

• ¦ Функционирование системыООПТ зависит от сложившейся! экологическойситуации,. котораяформируетсяв результатевзаимодействия процессов природопользования и природных условий. Оценка степени остротыэкологической ситуации" включает: 1) экологическую оценку природных комплексов- - определение экологически значимых свойств, которые способствуют илине способствуют проявлению экологических проблем и- 2) анализ антропогенных нагрузок на все компоненты природного комплекса;

• УправлениесистемойООПТ должнобыть направлено на сохранение устойчивости: природного* комплекса: Такой? подход предполагает оптимизациюплощадейзанятых ООПТ с учетом: экологическойситуации.

Структура и объем диссертации

: Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения общим объемом 218 страниц машинописного.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В диссертации обоснован теоретико-методический подход к оптимизации площадей ООПТ Пермскойобласти с учетом сложившейся экологической ситуации. В? результате выполненной работы обобщены, данные о современном состоянии ООПТ. Проведена физико-географическая дифференциация области с учетом экологически значимых: свойств: природных комплексов—Проанализирована экологическая: ситуация-области и дана интегральная оценка остроты экологических проблем по уровню антропогенной нагрузки в пределах физико-географических районов. В итоге предложен методический подход к увеличению площадей ООПТ для устойчивого функционирования! природных комплексов. Впроцессе изучения экологической обстановки предложены? следующие методики: подход к выявлению экологически значимых свойств* природных комплексов,-, определение устойчивости природных комплексов" к антропогенным воздействиямоценка антропогенных нагрузок и. комплексной экологической ситуации с использованием интегрального показателярайонирования территориипо антропогенным нагрузкам иинтегральному показателюиспользование показателей! лесистости для-анализа последствийантропогенных воздействий на ландшафт-. определение оптимальной площади ООПТ в границах физико-географического района с учетом экологической ситуации. Исследования включали" несколько этапов работы:

Г. Оценка экологической ситуации, базирующаяся на: а) — изучении физико-географической дифференциации и экологическизначимых свойств территории, б) анализе антропогенной нагрузки на природные комплексы.

2. Пространственный анализ экологической ситуации.

3. Проверка достоверности полученной оценки экологической ситуации Пермской области.

4. Анализ современного состояния ООПТ в сложившейся? экологической: ситуации.

5. Рекомендации ио изменению площадей ООПТ с учетом особенностей экологической ситуации природных комплексов.

В процессе прохождения каждого этапа исследований получены следующие результаты:

1. — Сформулирована трактовка понятия.: «экологическаяситуация»: «экологическая ситуация — совокупность, экологических: проблем, формирующихсяв результате трансформацииэкологически значимых: свойств природного комплекса под воздействием антропогенных нагрузок!' I.

Дана характеристика экологическизначимых свойств: природных комплексов (метеорологические характеристики, водность рек, механический состави: химические свойства почвпородныйи- возрастнойсостав растительности). С их учетом разработаны-карты: «Устойчивость природных комплексов к химическому загрязнению'1- в легенде которой! приведенатаблица-матрица, учитывающаяосновные физико-географические характеристикии экологически значимые свойства природных комплексов и «Лесистость Пермской области» -.

Сформулированы принципы: анализа э ко логической * ситуации, возникающей: какрезультат взаимодействия природныхусловийиг антропогенных воздействийИнтегральный? показатель экологическойситуациирассчитанный на основе совокупного, анализа антропогенныхнагрузок, может быть оцененпо пятиградациям-, которым" соответствуют следующие: экологические оценки сложившейсяситуации: благоприятнаядопустимая, удовлетворительная-, напряженная, кризисная-. В результате оценки экологической ситуации построены карты антропогенных нагрузок и карта «Экологические ситуации в природных комплексах Пермской области» .

2. — Экологическиеситуации природныхкомплексов отличаются? друг от друга, как по остротетак и по пространственному охвату. Это связано как с величинойантропогенных нагрузок, так ис природными? особенностямитерритории, которые определяют устойчивость природного комплекса.

— В пределах природных комплексоввыделяются подрайоны с разной экологической ситуацией:

• в Средней тайге выделяется 3 подрайона — подрайон с благополучной ситуацией занимает 49% от площади района, подрайон с допустимой -40%, с удовлетворительной — 11%.

• в Южной тайге выделяется 5 подрайонов — подрайон с благополучной: экологической! ситуацией занимает 23%, с допустимой — 38%,. с удовлетворительной — 5%,, с напряженной — 29%, с кризисной — 5%.

• • в Широколиственно-таежных лесах выделяется 2: подрайона — подрайондопустимой — 61% и с удовлетворительной — 39%.

• в, Кунгурской лесостепи выделяется? 3 подрайона подрайон с благополучной ситуациейзанимает 11%, с допустимой — 38% и с удовлетворительной — 51%.

• в Среднегорной i тайгевыделяется 2 подрайона — подрайонс допустимойэкологической ситуацией: занимает 60% территориии подрайон: с* удовлетворительной — 40%.

• < в: Низкогорной тайге выделяется? 3 подрайона: — подрайон" с допустимой^ ситуацией занимает 68%, с удовлетворительной — 23% и с напряженной -9%.

Благополучные экологические ситуации характерныдля лесных массивовнасевереобласти и длярайоновс: традиционносельскохозяйственным: природопользованием. Свойства природных комплексов здесь не изменяютсяприродныекомплексы! сохраняют свою" устойчивость. Допустимые: экологические ситуации: тяготеют к: интенсивно используемым: сельскохозяйственным: угодьям. Правда, здесь ситуация" несколько осложняетсявлияниемадминистративных центров-, выраженном" в загрязнении? атмосферного? воздуха: и: водHas этих территориях происходят незначительные изменения отдельных компонентов, но в целом сохраняется < структура: природного комплекса, устойчивость не: нарушена. Удовлетворительные: ситуации? образовались, вокруг городов, где? ведется интенсивное: природопользование со всеми? видами нагрузок. В этих природных комплексах произошли изменения структуры, что влечет за собой потерю устойчивости. Напряженная экологическая ситуация сложилась в районе Пермской агломерации за счет высоких показателей всех видов антропогенных нагрузок. Для этой территории характерна деградация всех компонентов природных комплексов, как следствие — изменение функционирования и потеря устойчивости. Кризисная^ экологическаяситуация сложилась в пределах г. Березники. Здесь произошли необратимыеизмененияструктуры и функционирования! природного комплекса и нарушение устойчивости.

3. Для? проверкиполученных результатов сложившейся экологической обстановки нами использовался показатель лесистости — состояние лесной растительности. Лесистость! является показателемустойчивости природной системы. Величина лесистости зависит от способности растительности выдерживать различного вида нагрузки-. Знаяоптимальную лесистость, (то есть лесистость, определяющую нормальное естественное состояние геосистем и, следовательно, обеспечивающую ее устойчивость), а также имеющуюсяна настоящее время, можно дать качественную оценку преобразованное&tradeгеосистемы. Четко определиться' с количественными ее значениями сложно, так как не проводились исследования, позволяющие получить сведения, при какой величине отклонения от нормы можно считать, что геосистема потеряла" свою устойчивость. Крометого, не существует и количественное выражение самого понятия «норма» лесистости. Поэтому мы решили взять за «норму» оптимальную лесистость, представленную двумя показателями — собственнаялесистость и оптимальная возрастная ¿-структура — соотношениедеревьев, занятых лесами разного возраста. Определение этих показателей пришлось проводить на основе анализа соотношения площадей, занимаемых разными породами и лесами разного возраста, исходя из предположения, чтодо использования мощной лесозоготовительной техники и сплошных рубок, устойчивость геосистем и, в частности, леса не нарушилась.

Полученное районирование по показателю лесистости практически совпало с районированием по уровню антропогенной нагрузки. Таким образом, лесистость отражает экологическое состояние природных комплексов. 4. Опенка современной экологической ситуации позволила определить, что ООПТ, являясь частью природного комплекса, испытывают те же изменения структуры, и функционирования, что и сами природные комплексы. Экологическая" обстановка Пермскойобласти во многом определяет существование и развитие ООПТ. Наиболее неблагоприятные-условия для ООПТ складываются в Южной тайге (2 ареала загрязнения) и Низкогорной тайге (ареал загрязненияв, сфере влияния — которого находится заповедник «Басеги»).

5- Для сохранения структуры и функционирования ООПТ мы предлагаем изменить занимаемые ими площади. Результаты проведенных исследований показаличто? большуючасть, Пермской области занимают районы с благоприятнойи удовлетворительной^ экологической ситуацией. Казалось" бы, что в Пермской области вполне благополучное состояние окружающей среды, и нет угрозы для: потери экологического равновесия. Однако уже сегодня существует опасность перехода ЭО в кризисное состояние. Об этом свидетельствуют наличие количественных измененийв окружающей среде: исчезновение-видов, уменьшение численности особейили сокращение числа их местонахождений, накопление загрязняющих веществ в атмосфере, водах, почвах, растительности, сокращение площади лесов и др. Для обеспечения: устойчивого функционирования природных комплексов необходима? оптимизация площадей ООПТ. За оптимальную «принимается площадь, соответствующая20% от площади природного комплекса. При наличии напряженной или кризисной ситуации — эта площадь должна быть увеличенаНеобходимый в этом случае процент площади рассчитывается по формуле:

SoonT% = 20% N/2,5, где SoonT% - площадь ООПТ (в процентах от площади природного комплекса), N — балл соответствующий? напряженной или кризисной экологической ситуации:

Оценка современной ЭС позволила рекомендовать следующее увеличение площадей ООПТ в природных комплексах Пермской области.

• в Средней тайге увеличить площадь ООПТ с 5,8% до 20%- ООПТ в Средней тайге должны занимать не менее 8959 кв: км.;

• в Южной тайге увеличить площадь с 3,4% до 25,12%- ООПТ должны занимать не менее 11 105 кв. км-,.

• * в Широколиственно-таежных лесах увеличить площадь ООПТ с 6,6 до;

20% или 4000 кв. км;

• ¦ в Кунгурской лесостепи увеличить площадь с 6,3 до 20% или 1900 кв. км;

• в Среднегорной тайге — с 16 до 20% или 6060 кв. км;

• в Низкогорной тайге — с 6,7 до 26,4% или 3572 кв. км.

Такимобразом, в пределах Пермской области площадь ООПТ должна быть увеличена до 35 596 км. кв.

Возможность сохраненияустойчивости: региона состоит в восстановлении естественной: биоты на большей части территории планеты в масштабах, достаточных длясохраненияее способностик регуляции1 окружающей среды в глобальных масштабах. Поэтому главнойэкологической задачей человечества должно считатьсясохранение естественной биоты Земли. Решением данной задачей может быть оптимизация площадей ООПТ с целью сохранения устойчивости региона. В Пермскойобласти, где до сих пор существуютнетронутые человеком таежные ландшафты, которые сегодня можно назвать уникальными ¿-имеются огромные перспективы для сохранения естественной природы. Человеку необходимо отступить" и осознанно выделить площадидля созданияособо охраняемых природных территорий.