CC BY
51=————— ДИНАМИКА ЭКОСИСТЕМ И ИХ КОМПОНЕНТОВ ======
УДК 574.42
ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕАБИЛИТАЦИИ ЭКОСИСТЕМ ОБВОДНЕННЫХ ТОРФЯНИКОВ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ДИНАМИКИ РАСТИТЕЛЬНОСТИ И АВИФАУНЫ (ТАЛДОМСКИЙ РАЙОН МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ)1
© 2017 г. О.С. Гринченко*, А.В. Щербаков**, Н.В. Любезнова**, Д.Б. Кольцов***
*Институт водных проблем РАН Россия, 119333, г. Москва, ул. Губкина, д. 3. E-mail: [email protected] **Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, биофак Россия, 119991, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12 ***НП «Прозрачный мир» Россия, 117186, г. Москва, Нагорная ул., д. 20, стр. 1
В последние десятилетия в результате хозяйственной деятельности человека в Центральной России произошла деградация многих торфяных болот, и появились катастрофические явления, связанные с торфяными пожарами. Помимо обводнения торфяников и разработки проектных решений, стало необходимо определить критерии оценки результатов реабилитации водно-болотных экосистем. Исследования проводились в Талдомском районе Московской области в 2004, 2014 и 2016 гг. Здесь в 2011 г. были обводнены массивы торфяных полей, примыкающих к заказнику «Журавлиная родина». Определены характеристики местообитаний с разной степенью обводненности по экологическим амплитудным шкалам Л.Г. Раменского и по критериям численности и видового состава птиц. Проанализирован космический снимок Corona 1973 г. для определения типа растительности, соответствующего рельефу и характеру залегания подстилающих пород в период начала освоения территории. Установлено, что положительный эффект от гидротехнических обводнительных мероприятий больше в том случае, когда участки обводнения совпадают с соответственно пониженными наследуемыми формами микро- и мезорельефа. Основным оценочным индикационным показателем реабилитации экосистем торфяников можно считать изменение состава и численности видов птиц, а оценочным критерием изменения этих экосистем - их сравнительную качественно-количественную характеристику. Характеристики мест обитания и их изменений позволяют провести зонирование территории по степени и перспективе реабилитации водно-болотных экосистем. Это важно для разработки дополнительных проектов обводнения территории, а также для принятия иных хозяйственных решений в случае неэффективности обводнения. Ключевые слова: обводнение торфяников, динамика растительности, водно-болотные экосистемы, заказник «Журавлиная родина», вид-индикатор биоразнообразия.
В последние десятилетия в Центральной России появились экологические проблемы, связанные с застройкой сельскохозяйственных угодий, сокращением площадей переувлажненных и заболоченных лугов, необходимых для многих видов птиц водно -болотного комплекса, травяными и торфяными пожарами, а также с гидромелиоративным строительством без достаточного экологического обоснования, без оценки воздействия на окружающую среду, а иногда - и без законодательно необходимых проектных изысканий. Все это ведет к деградации ценных природных комплексов, функционирование которых
1 Работа выполнена по теме НИР 1.3.8 за 2013-2017 гг. «Разработка оценочных показателей и критериев трансформации наземных экосистем в связи с изменением водного режима территорий» в рамках научно-исследовательской работы (НИР) 1.3. фундаментальных исследований ИВПРАН «Разработка научных основ теории формирования качества вод суши, методов исследования динамики водных и наземных экосистем, совершенствование комплексного мониторинга водных объектов», № госрегистрации 01201357580.
связано с определенным гидрологическим режимом территории и сохранением на ней традиционного природопользования.
Особенно уязвимыми в засушливые годы оказались нарушенные территории с измененными природными экосистемами, основным фактором трансформации которых была гидромелиорация. В первую очередь это относится к оставленным без рекультивации полям фрезерной добычи торфа, а также не используемым сельскохозяйственным землям на ранее осушенных болотах (Сирин и др., 2011). При проектном использовании их пожарная безопасность обеспечивается обязательными мерами, выполняемыми землепользователями, а в заброшенном состоянии подобные участки становятся очагами пожаров, которые впоследствии переходят и на прилегающие территории.
Значительное число торфяных пожаров летом 2002 г. в центральной части Европейской России показали социальную, природоохранную и экономическую значимость проблемы их предотвращения (Минаева, Сирин, 2002), в том числе путем обводнения ранее осушенных, но в настоящее время не используемых торфяников (Восстановление ..., 2004).
В западноевропейских странах накоплен богатый опыт восстановления (точнее -реставрации, или реабилитации) ранее осушенных водно-болотных угодий. Она, прежде всего, направлена на восстановление биологического разнообразия, гидрологических и других средообразующих функций болотных экосистем. Специалистами из Шотландии, Нидерландов, Швеции и других стран разработаны различные методы перегораживания мелиоративных канав с использованием как природных материалов (торфа, кольев, бревен и т.п.), так и материалов промышленного производства (пластиковые, металлические и фанерные шиты, струганные доски, скрепленные металлическими болтами и т.п.; Brooks, Stoneman, 1997; Conserving ..., 1997; Stoneman, 1997). Большой опыт по реставрации нарушенных болот и строительству малых гидротехнических сооружений для повторного заболачивания накоплен в Белоруссии (Методические ..., 2010). Однако специфика объектов, ландшафтные особенности и климатические различия требуют творческого подхода к использованию этого опыта в России.
До 2010 г. в России было реализовано несколько пилотных проектов обводнения нарушенных торфяников. Одной из их задач было введение в природоохранную практику методик обводнения и реставрации болот. Работы велись в национальном парке «Мещера» (Задеренко, 2004), Дубненской низине в окрестностях заказника «Журавлиная родина» (Гринченко, 2002, 2005а, б, 2006, 2007), на торфяниках Камско-Бакалдинской группы болот (Бакка и др., 2004), в Новгородской области (Мищенко, 2004). Лидером масштабного обводнения не используемых осушенных торфяников, показавшим эффективность снижения площади и частоты торфяных пожаров, стал национальный парк «Мещера» во Владимирской области (Сирин и др., 2011).
В заказнике «Журавлиная родина» первые работы по перекрытию осушительных канав на сосново-сфагновых болотах с целью ускорения их зарастания сфагновыми мхами были проведены в 1986 г. В 2000 г., после пожара на болотах заказника, перекинувшегося с торфоразработок, работы по перекрытию осушительных канав были активизированы. Они ставили перед собой две основные цели: снижение угрозы торфяных пожаров и реабилитацию нарушенных пожарами и осушением болот.
Обобщая имеющийся опыт, можно выделить ряд экологических критериев, позволяющих оценить успешность экологической реставрации нарушенной территории. Основным критерием первого этапа работ можно считать снижение риска деградации природных экосистем в результате воздействия антропогенных и/или климатических факторов. В случае обводнения осушенных торфяников - это повышение уровня почвенно-грунтовых вод. При этом в канавах и иных водоемах образуется запас воды для тушения пожаров.
Критерием биологической регенерации на следующем этапе работ можно считать появление в угодьях наземных позвоночных животных, характерных для водно-болотного комплекса местообитаний.
В тех случаях, когда территория мала, в качестве критериев также может выступать: оценка кормных и защитных свойств угодий по сравнению с соседними участками.
Восстановление болотной растительности - более длительный постепенно идущий процесс. Изучение его динамики требует специальных многолетних мониторинговых исследований.
Конечной целью реставрации болота следует считать именно восстановление болотной растительности, которая обеспечит процесс торфонакопления, поддержание водного режима за счет водно-физических свойств торфа, начало восстановления основных функций болотных экосистем, снижение опасности торфяных пожаров и повышение устойчивости территории при изменениях климата (Минаева, Сирин, 2011). В длительной перспективе это будет способствовать восстановлению целостности и поддержанию торфяного тела благодаря механизмам саморегулирования. Это длительный процесс, который может потребовать 100 и более лет (Панов, 2004).
Материалы и методы
Модельные территории: урочище «Бублик» и окрестности д. Остров (Дубненский болотный массив, торфяное месторождение «Северное»). Дубненский болотный массив относится к крупным торфяным месторождениям (согласно каталогу Торфяного фонда Московской и Тверской областей, имеет номер 149). Запасы торфа здесь оцениваются более чем в 300 млн. м3. В общем балансе торфяной залежи по всему торфяному месторождению запасы по типам залежи распределяются следующим образом: низинный тип - 90%, смешанный тип - 3%, переходный тип - 3%, верховой тип - 4%. В связи с высокой расчлененностью минерального дна глубина торфяной залежи колеблется от 0 до 5 м. Большая часть Дубненского болотного массива входит в состав государственных природных заказников, крупнейший из которых «Журавлиная родина» (площадь болот 6 тыс. га).
Торфяное месторождение «Северное» в Талдомском районе Московской области представляет собой осушенные под сельскохозяйственные угодья участки Дубненского болотного массива: урочище «Бублик» (площадь около 1170 га) и окрестности д. Остров (площадь около 400 га). К этим участкам с востока, севера и запада прилегают земли заказника «Журавлиная родина» (рис. 1).
Осушительные работы в Дубненском болотном массиве были начаты давно и проводились в несколько этапов. В 1924-1926 гг. было спрямлено и углублено русло р. Дубны, уровень воды понизился на 1.5-2 м. Уменьшилась паводковая зона, сократилась продолжительность паводков, произошла осадка торфа. Все это привело к перестройке растительного покрова. В южной части пойменной зоны в пределах современного урочища «Бублик», где стало сказываться дренирующее влияние русла Дубны, произошло увеличение площади черноольшаников, а торфонакопление перешло от топяного к лесо -топяному типу (Свадковский, 1936).
В 1974-1976 гг. в урочище «Бублик» и окрестностях д. Остров в рамках проекта «Регулирование реки Дубны и осушение земель Дубненского массива в Загорском и Талдомском районах Московской области», была создана сеть осушительных открытых каналов. В процессе эксплуатации на осушенной территории произошла осадка торфа, в результате которой в несколько раз уменьшились коэффициенты фильтрации, образовались замкнутые понижения, в которых застаивалась вода, а также выявились инженерные просчеты при создании осушительной сети.
Рис. 1. Картосхема территории обводнения нарушенных торфяников в Дубненском болотном массиве (Талдомский район Московской области). Условные обозначения: 1 -восточная часть модельного участка «Бублик», 2 - обводненный торфяник в окрестностях д. Остров. Fig. 1. Schematic map of the watering area on the disturbed peat bogs in the Dubna River moors (Taldomsky District, Moscow Oblast). Legend: 1 - eastern part of the "Bublik" model plot, 2 - watered peat bog near Ostrov village.
В 1979 г. был спроектирован и утвержден заказник «Журавлиная родина», что позволило прекратить дальнейшее осушение болот и расширение площадей торфоразработок.
В 1987-1988 гг. была проведена реконструкция осушительной сети, включавшая углубление осушительных каналов, частичную перепланировку системы водосбора магистральными каналами и прокладку трех прямых водосбросов. Однако, по мнению специалистов, эффективное осушение для сельскохозяйственного использования территории так и не было достигнуто.
В 1990-е гг. в связи с падением сельскохозяйственного производства территория стала постепенно забрасываться. На небольшой площади продолжались торфоразработки фрезерным способом, а с 2000-х гг. - методом селективной экскавации. Первый торфяной пожар возник в июне 2000 г. Далее пожары возникали почти каждый год, что вело к деградации территории и угрозе болотам заказника «Журавлиная родина».
Модельная территория интересна и тем, что, несмотря на сильную степень трансформации, она не утратила своей экологической значимости. В весенний период наиболее низкая часть долины р. Дубны заливается полыми водами. Здесь останавливаются тысячные стаи гусей и уток, сотни куликов. После схода паводковых вод на полях остаются гнездиться многие виды птиц лугового и кустарникового комплексов местообитаний. Нарушенный торфяник и окружающие его болота заказника «Журавлиная родина» образовали ценный природный комплекс, нуждающийся в сохранении, поэтому с 2004 г. при поддержке Российской программы Wetlands International были начаты исследования
возможности обводнения нарушенных торфяников Дубненского болотного массива.
В 2011 г. в рамках государственной программы обводнения торфяников (торфяное месторождение «Северное») в восточной части модельного участка «Бублик» на 544 га и в западной части торфополей в окрестностях д. Остров на 205 га были спроектированы и построены комплексы гидротехнических сооружений. В 2014 г. на первом модельном участке была проведена оптимизация обводнения на опытной площадке 15 га.
Геоботанические исследования. Исследования проводились в 2004, 2014 и 2016 гг. В 2004 г. на всей территории участка «Бублик» было проведено рекогносцировочное изучение растительности с последующим составлением геоботанической карты. В июле 2014 г. было заложено 25 геоботанических площадок на торфяных полях восточной части урочища «Бублик» и еще одна контрольная площадка на смежном участке переходного Костолыгинского болота (рис. 2). Площадки закладывались по общепринятой геоботанической методике. В связи с сильной выравненностью растительного покрова на большинстве обследованных торфяных полей использовались площадки размером 16 м2 (Раменский, 1938). Описание площадок велось на основе доминантного подхода. В 2016 г. на всех площадках были сделаны повторные геоботанические описания.
На основании ГИС были совмещены места закладки геоботанических площадок с выделами растительного покрова на картосхеме 2004 г., они были обработаны по геоботаническим амплитудным экологическим шкалам Л.Г. Раменского по двум показателям: шкала увлажнения и шкала богатства и засоленности почвы (Раменский и др., 1956). Экологические амплитудные шкалы Л.Г. Раменского позволяют по видовому составу и численности растений оценить характеристику местообитания. Статистическая оценка производилась по методу пересечения большинства интервалов.
Анализ космических снимков. Для анализа первоначальной ландшафтной структуры болота были использованы космические снимки, сделанные в период начала гидромелиоративного строительства: Landsat MSS 1981 г. (пространственное разрешение 60 м на пиксель) и Corona 1973 г. (20-30 футов на пиксель).
Анализ численности и видового состава птиц. В ландшафтной структуре модельного участка обводнения «Бублик» были выделены 6 основных биотопов, отличающихся степенью обводнения и являющихся местом гнездования и кормежки птиц: 1) сырые луга, зарастающие кустарником, с перекрытыми канавами с высоким уровнем воды (участок оптимизации обводнения 2014 г.); 2) сухие луга с нарушенным почвенным и растительным покровом; 3) сырые луга, зарастающие кустарником, с неперекрытыми канавами со средним уровнем воды; 4) влажные луга с лесополосами; 5) заболоченные луга с лесополосами; 6) влажные луга вдоль переходного болота с канавами с высоким уровнем воды (фото 1).
В каждом из биотопов были проведены учеты птиц в полосе обнаружения от 30 до 50 м. Для каждого вида была определена встречаемость на 1 км маршрута. Эти данные были сведены в таблицу, что позволило с помощью кластерного анализа по индексу Серенсена с использованием компьютерной программы ECOL провести анализ сходства населения птиц в выделенных биотопах.
Результаты и обсуждение
Мониторинг обводненных торфяников. Торфяные пожары вокруг Москвы, экстремальные в 1972, 1981, 2000 и 2010 гг., оказали существеннее влияние на жизнь столицы и одновременно показали масштабы проблем не используемых ранее разрабатывавшихся торфяных месторождений и осушенных торфяных болот в России (Сирин и др., 2011). Московская область лидирует по площади заброшенных объектов фрезерной добычи торфа, которые были дополнены не используемыми в последнее время
осушенными сельскохозяйственными землями. После пожаров 2010 г. были выделены значительные государственные средства на неотложные меры по предотвращению торфяных пожаров в Московской области, и за период 2010-2013 гг. было обводнено более 73 тыс. га пожароопасных торфяников. Основные усилия были направлены на ремонт и строительство гидротехнических сооружений, а также на создание необходимой инфраструктуры для регулирования гидрологического режима пожароопасных торфяников (Информационный ..., 2015, 2016). Решения принимались оперативно, причем необходимо было сохранить возможность возвращения части осушенных торфяников в хозяйственный оборот в будущем. Тем не менее, многие торфяники были обводнены фактически для последующего заболачивания, что соответствует норме статьи 52 Водного кодекса Российской Федерации (2006), определяющей этот путь как приоритетный при рекультивации выработанных торфяников.
Фото 1. Восточная часть модельного участка «Бублик», Талдомский район Московской области. Съемка с дельтаплана 10.09.2016 г. (фото И. Сметанина). Условные обозначения: 1 -сырые луга, зарастающие кустарниками, с перекрытыми канавами с высоким уровнем воды (участок оптимизации обводнения 2014 г.); 2 - сухие луга с нарушенным почвенным и растительным покровом; 3 - сырые луга, зарастающие кустарниками, с не перекрытыми канавами со средним уровнем воды; 4 - влажные луга с лесополосами; 5 - заболоченные луга с лесополосами; 6 - влажные луга вдоль переходного болота. Photo 1. The eastern part of the model plot "Bublik", Taldomsky District, Moscow Oblast. Photo was made with a hang glider on 10.09.2016 by I. Smetanin. Legend: 1 - wet meadows, overgrowing with shrubs and intersected by dammed trenches with high water level (area of the watering, optimized in 2014), 2 - dry meadows with disturbed soil and vegetation cover, 3 - wet meadows, overgrowing with shrubs and intersected by undammed trenches with medium water level, 4 - wet meadows with woodland belts, 5 - swamped meadows with woodland belts, 6 - wet meadows, spreading along a transitory moor.
В то же время последние десятилетия в мире широко внедряются технологии восстановления экосистем торфяных болот, которые позволяют «включить» их внутренний потенциал по поддержанию гидрологического режима и достигнуть комплекса позитивных результатов от восстановления их экосистемных функций и услуг. Особое значение приобретают возможности восстановления болот для смягчения изменения климата путем сохранения запасов углерода и снижения эмиссии парниковых газов (Joosten et а1., 2016).
В 2011 г. между Министерством природных ресурсов и экологии Российской Федерации (Минприроды России) и Министерством окружающей среды, охраны природы и безопасности ядерных реакторов Германии (ВМи Германии) было подписано соглашение о реализации в рамках двустороннего технического сотрудничества совместного проекта «Восстановление торфяных болот в России в целях предотвращения пожаров и смягчения изменений климата», основными задачами которого стали внедрение технологий по восстановлению экосистем торфяных болот и оценка эффективности этих мероприятий для снижения выбросов парниковых газов. Проект финансировался из средств фонда Международной климатической инициативы, формируемого для компенсации воздействий индустриальных выбросов парниковых газов компаниями в Германии и заинтересованного в реализации природоохранных проектов, направленных на смягчение изменений климата (Сирин и др., 2017).
В 2011 г. в рамках указанной государственной программы в восточной части модельного участка «Бублик» (544 га) и в окрестностях д. Остров (205 га) для обводнения торфяников (торфяное месторождение «Северное») были спроектированы комплексы гидротехнических сооружений.
Проект был реализован в 2012-2013 гг. и включил в себя подъем уровня почвенно-грунтовых вод за счет задержания поверхностного стока весеннего половодья переливными плотинами и перекрытия магистральных и отводящих каналов мелиоративной сети гидрозатворами (рис. 2).
В 2012-2014 гг. нами дополнительно были разработаны и реализованы проектные решения по оптимизации обводнения на небольшой опытной территории посреди модельного участка (рис. 3).
Впервые мониторинг растительности и фауны модельных участков заказника «Журавлиная родина» и прилегающих территорий был проведен в 2004 г. в рамках проекта «Сохранение болот Центральной России: рациональное использование экосистем торфяников». В 2005 г. Институтом лесоведения РАН было начато изучение составляющих баланса углерода и потоков парниковых газов, мониторинг уровней почвенно-грунтовых вод и других параметров среды на нарушенных и естественных частях болотного массива (Чистотин и др., 2006; Кизилова и др., 2011; Суворов и др., 2015; Сирин и др., 2016).
В связи с проведенными мероприятиями по обводнению пожароопасных торфяников в Московской области в 2010-2013 гг. возникли задачи дальнейшего мониторинга обводненных торфяников, оценки эффективности проведенных работ, обеспечения функционирования построенных и реконструированных гидротехнических сооружений, различные вопросы, связанные со статусом этих земель и задачами управления ими (Информационный ..., 2015, 2016).
Динамика влажности местообитаний по экологическим шкалам Л.Г. Раменского. Установлено, что в северо-восточной части территории (рис. 3) на площадках № 19-23 происходит уменьшение влажности местообитаний, причем эта тенденция стабильна с 2004 г. Вероятно, это связано с тем, что формирующая насаждения береза оказывает дренирующее воздействие на территорию за счет транспирации и задержания осадков.
В южной и средней частях территории (рис. 3) происходит увеличение влажности местообитаний, особенно сильно выраженное на площадках №№ 3, 8, 12, 14, где она
повысилась от влажнолуговой до болотно-луговой (через категорию сыролуговой). На остальных площадках влажность повысилась на одну категорию либо осталась неизменной в пределах болотно-луговой категории. На площадках №№ 12-14 увеличение влажности произошло после начала обводнения в 2012 г. На площадках №№ 1 и 2 влажность не изменилась и осталась сыролуговой, хотя именно эти площадки заложены на участке оптимизации обводнения, которое было проведено в январе 2014 г.
Рис. 2. Схема комплекса гидротехнических сооружений в восточной части модельного участка «Бублик» в Талдомском районе Московской области (торфяное месторождение «Северное»). Условные обозначения: 1-8 - дамбы перелива, 9-10 - ГТС (регулируемый затвор с трубой перепуска), 11 - накопительный резервуар, 12 - водопровод напорный, 13 -участок оптимизации обводнения. Fig. 2. Scheme of the complex of the hydraulic structures in the eastern part of the model plot "Bublik" in Taldomsky District, Moscow Oblast (peatland "Severnoye"). Legend: 1-8 - overtopping dams, 9-10 - hydraulic structures (controlled water-gate with a by-pass pipe), 11 - detention tank, 12 - pressure water piping, 13 - area of optimized watering.
В центральной части участка обводнения для площадок №№ 15 и 18 в 2004 г. была характерна большая влажность. На площадке № 24 увлажнение осталось болотно-луговым.
По изменению уровня богатства почв стабильных зависимостей обнаружено не было. На площадках №№ 6, 9, 10 и особенно 8 произошло увеличения богатства почв при увеличении влажности почвы, но на других площадках (№№ 11-15) такого не наблюдалось.
Накопительный резервуар площадью 1.44 га и глубиной 5 м, вырытый в 2011 г. (рис. 2) и распложенный вблизи площадок №№ 4 и 25 (особенно 4), оказывает дренирующее воздействие на окружающие участки. В 2004 г. площадка № 4 была болотной, а № 25 -болотно-луговой, а в 2014 г. - площадка № 4 стала влажнолуговой, а № 25 - сыролоуговой. Эти же значения сохранились и в 2016 г.
Рис. 3. Расположение геоботанических площадок (№№ 1-26) и модельного участка «Бублик» на дешифрированном снимке Landsat MSS 1981 г. Условные обозначения: желтые кружки -геоботанические площадки, где отмечено снижение влажности (2016 г.); зеленые кружки -площадки, где отмечена стабильная влажность; голубые кружки- площадки, где отмечено повышение влажности; НВ - накопительный водоем. Fig. 3. Locations of the geobotanical plots (№№ 1-26) and the model plot "Bublik" on a deciphered photo, made with Landsat MSS in 1981. Legend: yellow circles - geobotanical plots with wet decreasing (2016); green - plots with stable wet; blue - plots with rising wet; НВ - detention tank.
На контрольной площадке № 26 (рис. 3), расположенной на прилегающей части Костолыгинского болота, увлажнение соответствует верхней границе сыролугового или нижней границе болотно-лугового, что для болота недостаточно. Только бедность почв препятствует активному вселению сорных и луговых видов. Таким образом, влияние осушительной мелиорации на переходное болото не смогло быть в достаточной мере компенсировано проводимыми мероприятиями по обводнению.
В целом обводнение модельного участка «Бублик» нельзя считать достаточным, требуется дальнейшее повышение уровня почвенно-грунтовых вод, хотя на 12 площадках увлажнение и увеличилось. На 6 площадках оно осталось стабильным. Возможно, в некоторых местах идет естественное восстановление болота по пониженным участкам.
Анализ космических снимков для выявления естественных ложбин стока как возможных причин увеличения влажности местообитаний. До осушения Дубненского лесоболотного массива на территории исследуемого модельного участка находились болота разных типов. Они имели свою сформировавшуюся систему стока болотных вод.
Мы проанализировали ряд старых космических снимков, на которых могла быть видна еще не нарушенная ландшафтная структура болота. При ландшафтной интерполяции снимков таксационные показатели насаждений и видовой состав болотных сообществ выявить нельзя. Но система слабо выраженных в рельефе ложбин стока может быть вскрыта по контурам березняков и черноольшаников (Усова, 2009).
На космическом снимке Corona 1973 г., сделанном в первые годы строительства осушительной сети, видна идущая параллельно р. Дубне пологая ложбина стока, заканчивающаяся старичным озером Варма (рис. 4). В эту ложбину стока попадают 13 из 18 участков со стабильной или увеличивающейся влажностью. Возможно, здесь происходит естественное обводнение торфяника по пониженным формам рельефа, в той или иной степени поддержанное современным искусственным обводнением.
Рис. 4. Модельный участок «Бублик» на снимке Corona 1973 г. Условные обозначения: желтые круги - геоботанические площадки, где отмечено снижение влажности; зеленые -площадки со стабильной влажностью; голубые - площадки с увеличившейся влажностью; голубые стрелки - общее направление стока болотных вод по ложбине вдоль границы черноольховых топей; красный - граница территории осушения (модельного участка). Fig. 4. Model plot "Bublik" on the photo made with Corona in 1973. Legend: yellow circles -geobotanical plots with decreasing wet; green - plots with stable wet; blue - plots with rising wet; blue arrows - general direction of moor waters runoff through the hollow alongside the Alnus glutinosa bogs; red dotted line - border of the dewatering area (of the model plot).
На космическом снимке Landsat MSS 1981 г., сделанном через 4 года после постройки осушительной сети открытых каналов, посредством ручного контурного дешифрирования была выделена серо-зеленая область неправильной формы (рис. 3). Это область избыточного увлажнения, занятая в тот момент еще не уничтоженным черноольшаником. В этом месте или в непосредственной близости от него оказалось 14 из 18 площадок, в которых мы отметили стабильное или увеличившееся увлажнение.
Участок, где были заложены геоботанические площадки №№ 19-23, на которых отмечено снижение влажности, расположен на месте гипново-осоковых болот, лежавших выше по склону поймы на 0.5-1 м и отличавшихся меньшей обводненностью, чем черноольховые топи.
Экологический мониторинг за результатами реабилитации водно-болотных экосистем нарушенных торфяников в долине Дубны показал, что положительный эффект от гидротехнических обводнительных мероприятий больше, когда участки обводнения совпадают с наследуемыми пониженными формами микро- и мезорельефа, погребенными под более поздними отложениями, в том числе антропогенными.
Анализ сходства территорий с разной степенью обводненности по критериям численности и видового состава птиц. Водно-болотные угодья представляют собой сложные разнокачественные местообитания птиц, находящиеся в тесной зависимости от гидрологических и почвенных условий. Многие виды птиц чувствительны к изменениям этих условий, поэтому могут служить биологическими индикаторами, использование которых предоставляет большие возможности в познании реакций биоценозов на природные и антропогенные воздействия.
За счет того, что фауна гнездовых птиц водно-болотных угодий экологически разнообразна, она может указать как на экологическое состояние, так и на ценность каждого угодья (Rassi, 1987). Например, в условиях центральной России присутствие серого журавля (Grus grus) свидетельствует о ценности водно-болотных экосистем (Баринов, 2007). Места обитания этого вида отличаются постоянной увлажненностью, мозаичностью ландшафта и высоким биоразнообразием.
Анализ коэффициентов сходства видового состава птиц выделенных местообитаний позволил разделить их на три группы. В первую группу (рис. 5) вошли сырые луга (1), зарастающие кустарниками, с перекрытыми канавами с высоким уровнем воды, (участок оптимизации обводнения 2014 г.); сырые луга (3), зарастающие кустарником, с не перекрытыми канавами со средним уровнем воды; влажные луга вдоль переходного болота с канавами с высоким уровнем воды (сходство 70%). Во вторую группу вошли влажные (4) и заболоченные (5) луга с лесополосами (60%). В третью группу - сухие луга (2) с нарушенным почвенным и растительным покровом.
На космическом снимке Landsat MSS 1981 г., сделанном через 4 года после постройки осушительной сети открытых каналов, посредством ручного контурного дешифрирования была выделена серо-зеленая область неправильной формы (рис. 3). Это область избыточного увлажнения, занятая в тот момент еще не уничтоженным черноольшаником. В этом месте или в непосредственной близости от него оказалось 14 из 18 площадок, в которых мы отметили стабильное или увеличившееся увлажнение.
Участок, где были заложены геоботанические площадки №№ 19-23, на которых отмечено снижение влажности, расположен на месте гипново-осоковых болот, лежавших выше по склону поймы на 0.5-1 м и отличавшихся меньшей обводненностью, чем черноольховые топи.
По составу и численности птичьего населения участок, на котором была проведена оптимизация обводнения (№ 1 на фото 1), оказался сходным с рядом расположенным участком № 3, где перекрытие канав не производилось. Эти территории объединяет
одинаковый способ добычи торфа на последнем этапе разработки (преимущественно методом селективной экскавации) и сравнительно недавним временем разработки (2006 -2007 гг.). В результате поверхность участков оказалась ниже, чем окружающие территории, и они стали постепенно заболачиваться. Анализ показывает сходство этих участков с окраиной слабонарушенного переходного болота (№ 6 на рис. 5 и фото 1). На основании полученных данных можно считать, что заболачивание участков 1 и 3 проходит успешно, так как на них практически восстановился видовой состав птиц, характерный для
естественных или слабонарушенных болот.
%
50 I
60
70
80
Группа 1 Группа 2 Группа 3
Рис. 5. Сходство видового состава орнитофауны в основных гнездовых и кормовых биотопах модельного участка «Бублик» по индексу Серенсена (Ks=(2c/(a+b)). Условные обозначения: 1 - сырые луга, зарастающие кустарниками, с перекрытыми канавами с высоким уровнем воды (участок оптимизации обводнения 2014 г.), 2 - сухие луга с нарушенным почвенным и растительным покровом, 3 - сырые луга, зарастающие кустарниками, с не перекрытыми канавами со средним уровнем воды, 4 - влажные луга с лесополосами, 5 - заболоченные луга с лесополосами, 6 - влажные луга вдоль переходного болота с канавами с высоким уровнем воды. Fig. 5. Similarity of avifauna species composition on the main nesting and feeding biotopes of the model plot "Bublik", according to Sorensen index (Ks=(2c/(a+b)). Legend: 1 - wet meadows, overgrowing with shrubs, and intersected by dammed trenches with high water level (area of the watering, optimized in 2014), 2 - dry meadows with disturbed soil and vegetation cover, 3 - wet meadows, overgrowing with shrubs and intersected by undammed trenches with medium water level, 4 - wet meadows with woodland belts, 5 - swamped meadows with woodland belts, 6 - wet meadows with high water level, spreading along a transitory moor.
Определение эффективности восстановления водно-болотных экосистем осушенных торфяников при обводнении территорий, основанное на сходстве территорий с разной степенью обводненности по критериям численности и видового состава птиц, позволяет быстрее оценить имеющиеся тенденции в динамике биотопов, что связано с подвижностью
объектов изучения и их индикаторными свойствами.
На фото 1 представлена ландшафтная аэрофотосъемка модельного участка с высоты около 100 м. На снимке видна практически вся территория обводнения.
При дальнейшем повышении уровня грунтовых вод на модельном участке можно ожидать появления зеркала воды и тростниковых болот, как это произошло на участке обводнения в окрестностях д. Остров (фото 2).
Территорию этого залитого участка и заполненную в результате обводнения старицу используют для гнездования и кормежки утки, цапли и кулики. В период осеннего миграционного скопления серые журавли используют это место для ночевки. На залитых угодьях в осенний период также держатся гуси.
Фото 2. Обводненный участок в окрестностях д. Остров, Талдомский район Московской области. Съемка с мотодельтаплана 10.09.2016 г. (фото И. Сметанина). Условные обозначения: 1 - переливная дамба; 2 - залитый участок, зарастающий водно-болотной растительностью; 3 - старица р. Дубны, используемая журавлями для ночевки. Photo 2. Watered area near Ostrov village, Taldomsky District, Moscow Oblast. Photo was made with a hang glider on 10.09.2016 by I. Smetanin. Legend: 1 - overtopping dam, 2 - overflowed area, overgrowing with wetland plants, 3 - oxbow of the Dubna River, where the cranes stay overnights.
Выводы
1. Хозяйственная деятельность и наблюдающиеся в настоящее время изменения климата привели в ряде мест Центральной России к необратимым изменениям многих торфяных болот, а также к катастрофическим торфяным пожарам. Возникла необходимость экологической реабилитации торфяников, разработки проектных решений и определения критериев оценки эффективности проведенных гидротехнических мероприятий.
2. Экологический мониторинг за результатами проведенного искусственного обводнения территорий с целью реабилитации водно-болотных экосистем нарушенных торфяников показал необходимость проведения предварительных камеральных эколого -геоморфологических исследований с целью определения бывшего ранее на этой территории микро- и мезорельефа и характера растительных сообществ, которые были утрачены в результате осушительной мелиорации, торфоразработок и дальнейшего сельскохозяйственного использования земель. Анализ полученных результатов на основании оценки экосистем по шкалам Л.Г. Раменского показал, что положительный эффект от гидротехнических обводнительных мероприятий больше в том случае, когда участки обводнения совпадают с соответственно пониженными наследуемыми формами микро- и мезорельефа.
3. Установлено, что основным оценочным индикационным показателем трансформации экосистем торфяников при обводнении и/или осушении является изменение структуры орнитокомплексов (на основе изменения состава и численности видов птиц), а оценочными критериями изменения этих экосистем служит их сравнительная качественно-количественная характеристика.
4. В условиях Центральной России серый журавль является видом-индикатором естественных и малонарушенных водно-болотных экосистем с высоким биоразнообразием. Появление серого журавля на обводненных торфяниках в окрестностях д. Остров указывает на эффективное восстановление здесь биологического разнообразия, в отличие от модельного участка «Бублик», где эти процессы только начинаются.
5. Массивы осушенных сельскохозяйственных полей, расположенных на территории крупных болотных систем в долинах рек, сложны для восстановления гидрологического режима. Большая площадь территории, высокая степень нарушенности, связанная со сработкой торфяной залежи, особенности залегания подстилающих пород осложняют проектирование эффективных гидротехнических систем. Характеристики мест обитания и их изменений позволяют провести зонирование территории по степени и перспективе реабилитации водно-болотных экосистем. Это важно для разработки дополнительных кластерных проектов обводнения территории, а также для принятия иных хозяйственных решений, например, развития болотного растениеводства (ра^юиЬиге) на участках, где необходимое для восстановления болотных экосистем обводнение не достигается.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Бакка А.И., Каюмов А.А., Широков А.И. 2004. Модельный проект по восстановлению болот в Нижегородской области: первые итоги // Восстановление торфяных болот в России: значение для регионов: материалы семинара / Ред. А.И. Бакка. Н.-Новгород. С. 21-25. Баринов С.Н. 2007. Редкие виды птиц как показатель фаунистического разнообразия природных территорий // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. № 6. С. 116-123.
Водный кодекс Российской Федерации от 03.06.2006 № 74-ФЗ. Официальный интернет-
портал правовой информации: http://www.pravo.gov.ru (дата обращения: 18.10.2017). Восстановление торфяных болот в России: значение для регионов. 2004. Материалы семинара / Ред. А.И. Бакка. Н.-Новгород: Международный Социально-экологический союз; Экоцентр «Дронт». 88 с. Гринченко О.С. 2002. Опыт работы Талдомской районной администрации ООПТ по восстановлению гидрологического режима нарушенных территорий // Сборник материалов IV Международного симпозиума «Открытое общество и устойчивое развитие: местные проблемы и решения». Вып. 12. М. С. 41-45.
Гринченко О.С. 2005а. Оценка воздействия гидромелиорации на экосистемы речных пойм гумидной зоны // Оценка влияния изменения режима вод суши на наземные экосистемы. М. С. 194-213.
Гринченко О.С. 20056. Экологические критерии регулирования режима обводнения переосушенных торфяников в поймах малых рек // Проблемы экологической безопасности Московской области. М. С. 137-141.
Гринченко О.С. 2006. Уточнение границ водоохранных зон малых рек с восстанавливающимся паводковым режимом (на примере рек Дубненско -Яхромской низины на севере Московской области) // Сборник материалов научно-практического семинара «Водоохранные зоны: опыт практического применения и целесообразность развития» (18 апреля 2006 г.). М. С. 106-109.
Гринченко О.С. 2007. Биологическая рекультивация водно-болотных угодий (Московская область) // Сборник материалов Международной научной конференции «Биологическая рекультивация и мониторинг нарушенных земель». Екатеринбург. С. 178-184.
Задеренко О.И. 2004. Результаты разработки проектных предложений о восстановлении торфяных болот в НП «Мещера» // Восстановление торфяных болот в России: значение для регионов: материалы семинара / Ред. А.И. Бакка. Н.-Новгород. С. 28-35.
Информационный выпуск «О состоянии природных ресурсов и окружающей среды Московской области в 2014 году». 2015 / Ред. А.Л. Красильников, С.Р. Гильденскиольд. Красногорск: ИП Алексашин. 314 с.
Информационный выпуск «О состоянии природных ресурсов и окружающей среды Московской области в 2015 году». 2016. / Ред. А.Б. Коган. Красногорск: ИП Алексашин. 206 с.
Кизилова А.К., Сирин А.А., Кравченко И.К. 2011. Микроорганизмы цикла метана в естественных торфяных почвах и гидрологических элементах осушенных торфяников // Известия Самарского НЦ РАН. Т. 13. № 1 (5). С. 1204-1207.
Методические рекомендации по экологической реабилитации нарушенных болот и по предотвращению нарушений гидрологического режима болотных экосистем при осушительных работах. 2010. Минск: Альтиора - живые краски. 39 с.
Минаева Т.Ю., Сирин А.А. 2002. Торфяные пожары - причины и пути предотвращения // Наука и промышленность. С. 3-8.
Минаева Т.Ю., Сирин А.А. 2011. Биологическое разнообразие болот и изменение климата // Успехи современной биологии. Т. 131. № 4. С. 393-406.
Мищенко А.Л. 2004. Опыт экспериментальной работы в Новгородской области по восстановлению торфяника, нарушенного осушительными работами // Восстановление торфяных болот в России: значение для регионов: материалы семинара / Ред. А.И. Бакка. Н. Новгород. С. 45-48.
Панов В.В. 2004. Классификация мероприятий и анализ опыта восстановления выработанных торфяных болот // Восстановление торфяных болот в России: значение для регионов: материалы семинара / Ред. А.И. Бакка. Н. Новгород. С. 48-61.
Раменский Л.Г. 1938. Введение в комплексное почвенно-геоботаническое исследование земель. М.: Сельхозгиз. 620 с.
Раменский Л.Г., Цаценкин И.А., Чижиков О.Н., Антипов Н.А. 1956. Экологическая оценка кормовых угодий по растительному покрову. М.: Сельхозгиз. 128 с.
Свадковский Э.Г. 1936. Регулирование реки Дубны. М. 251 с.
Сирин А.А., Минаева Т.Ю., Возбранная А.Е., Барталев С.А. 2011. Как избежать торфяных пожаров? // Наука в России. № 2. С. 13-21.
Сирин А.А., Минаева Т.Ю., Маркина А.В., Беднар Й., Каменнова И., Петерс Я., Сильвиус М., Йостен Х., Суворов Г., Маслов А., Медведева М., Коуенберг Дж., Макаров Д.А. 2017.
Восстановление торфяных болот в России в целях предотвращения пожаров и смягчения изменений климата: цели и предварительные результаты проекта // Материалы Международного полевого симпозиума «Болотные экосистемы Северо-Востока Европы и проблемы экологической реставрации в зоне многолетней мерзлоты» (Инта -Сыктывкар - Нарьян-Мар, 22 июля - 4 августа 2017 г.). Сыктывкар. С. 138-147.
Сирин А.А., Суворов Г.Г., Чистотин М.В., Кравченко М.В., Минаева Т.Ю., Маркина А.В., Макаров Д.А., Ильясов Д.В., Кривенок Л.А., Глаголев М.В., Успенская О.Н. 2016. Влияние использования и восстановление торфяных болот на составляющие углеродного баланса: опыт поэтапного комплексного изучения // Стационарные экологические исследования: опыт, цели, методология, проблемы организации: материалы Всероссийского совещания, ЦЛГПБЗ, Тверская область, 15-19 августа 2016. М. С. 168-172.
Суворов Г.Г., Чистотин М.В., Сирин А.А. 2015. Потери углерода при добыче торфа и сельскохозяйственном использовании осушенного торфяника в Московской области // Агрохимия. № 11. С. 51-62.
Усова Л.И. 2009. Практическое пособие по ландшафтному дешифрированию аэрофотоснимков различных типов болот Западной Сибири. СПб.: Нестор-История. 80 с.
Чистотин М.В., Сирин А.А., Дулов Л.Е. 2006. Сезонная динамика эмиссии углекислого газа и метана при осушении болота в Московской области для добычи торфа и сельскохозяйственного использования // Агрохимия. № 6. С. 54-62.
Brooks S.J., Stoneman R.E. 1997. Tree removal at Langlands Moss // Conserving Peatlands / Eds. L. Parkyn, R E. Stoneman, H.A.P. Ingram. Wallingford (UK). P. 315-322.
Conserving bogs. 1997. The management Handbook / Eds. S. Brooks, R. Stoneman. Edinburgh: The Stationery Office. 285 p.
Joosten H., Sirin A.A., Couwenberg J., Laine J., Smith P. 2016. The role of peatlands in climate regulation // Peatland Restoration and Ecosystem Services: Science, Policy and Practice. Cambridge (UK). P. 66-79.
Rassi P. 1987. Birds as indicators in wetland classification // Водно-болотные угодья и водоплавающие птицы: труды VI Дней орнитологов, Пярну, 18-22 мая 1979 г. Таллин. С. 15-25.
Stoneman R.E. 1997. The Scottish Raised Bog Conservation Strategy // Conserving Peatlands / Eds. L. Parkyn, RE. Stoneman, H.A.P. Ingram. CAB International, Wallingford (UK). P. 424-432.
EFFICIENCY OF THE REHABILITATION OF THE WATERED PEATLANDS ECOSYSTEMS, BASED ON THE ANALYSIS OF THE VEGETATION AND AVIFAUNA DYNAMIC (TALDOMSKY DISTRICT, MOSCOW OBLAST)
© 2017. O.S. Grinchenko*, A.V. Sherbakov**, N.V. Lubeznova**, D.B. Koltsov***
*Water Problems Institute of RAS Russia, 119333, Moscow, Gubkina Str., 3. E-mail: [email protected] **LomonosovMoscow State University, Faculty of Biology Russia, 119991, Moscow, Leninskiye Gory, 1, Building 12
***NonprofitPartnership "Transparent World" Russia, 117186, Moscow, Nagornaya Str., 20, Building 1
During the last decades in the issue of human anthropogenic activities in Central Russia the degradation of many peat bogs has happened and the catastrophic things, related to the peat-bog fires, have started to occur. Aside from the peat bogs watering and projects developing it is necessary to determine evaluation criteria of the results of the wetland ecosystems rehabilitation. The researches took place in Taldomsky District of Moscow Oblast in 2004, 2014 and 2016. In 2011 the peatlands,
neighboring the wildlife sanctuary "Crane Homeland", have been watered there. We defined the features of habitats with different watering rates, according to L.G. Ramensky amplitude scales and criteria of birds' species number and composition. We also analyzed a space image, made with Corona in 1973, to determine the vegetation type, corresponding with relief and occurrence mode of the underlying ground materials during the period when the territory development had only started. We found out that the positive effect, caused by the hydraulic watering measures, is bigger when the watering areas match with the respectively lowered heritable forms of micro- and mesorelief. The main evaluative and indicative index of peatland ecosystems rehabilitation can be considered to be the changes of species number and composition, whereas the estimation criteria of the ecosystems changes is their relative qualitative-quantitative characteristic. The habitats features and their changes allow us to perform zoning of territory by rate and perspective of wetland ecosystems rehabilitation. It is important for development of extra watering projects, as well as for making another anthropogenic decisions in case of ineffective watering.
Keywords: peatlands watering, vegetation dynamics, wetland ecosystems, nature reserve "Crane Homeland", indicator species of biodiversity.
