CC BY
137
ИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ ЛЕСА
В самом деле, в любой трофической пирамиде отношения хищник-жертва прекращаются при уменьшении концентрации жертвы ниже некоторого критического уровня. В других случаях взаимодействие подсистем {B } между собой может прекращаться в зависимости от различных сочетаний их параметров.
На рис. 4 рассмотрен пример расчета индикатора биосложности. Конечно, здесь была использована не очень точная информация об элементах рассмотренных лесных и урбоэкосистем. В основном были использованы спутниковые карты Google и учтены отдельные данные из публикаций.
Технология выбора пикселей для идентификации элементов экосистемы объяснена на рис. 5. Кривые на рис. 4 показывают возможность использовать индикатор биосложности для оценки последствий антропогенного воздействия на лесные экосистемы. Аналогичные расчеты можно осуществить и для случая урбоэкосистем различного пространственного масштаба.
Таким образом, для организации мониторинга лесных экосистем необходимо применение технологий различного временного
масштаба. В лесных экосистемах контроль параметров окружающей среды осуществляется в соответствии с режимом, определяемым ГИМС-технологией. Другими словами, здесь преобладает этап моделирования эволюции лесной экосистемы, результаты которого контролируются эпизодическими наблюдениями. Как показали предварительные исследования, одним из показателей состояния лесной экосистемы может служить индикатор биологической сложности.
Библиографический список
1. Барталев, С.А. Разработка методов оценки состояния и динамики лесов на основе данных спутниковых наблюдений: Докторская диссертация / С.А. Барталев. - М.: Институт космических исследований РАН, 2007. - 291 с.
2. Krapivin V.F. and Varotsos C.A. Globalization and sustainable development. Chichester, U.K. : Springer/ Praxis. 2007. - 562 p.
3. Krapivin V.F. and Varotsos C.A. Biogeochemical cycles in globalization and sustainable development. Chichester, U.K.: Springer/Praxis. 2008. 304 p.
4. Krapivin V.F., Shutko A.M., Chukhlantsev A.A., Golovachev S.P., and Phillips G.W. GIMS-based method vegetation microwave monitoring. Environmental Modelling and Software, 2006, 21, 330-345.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ИНДИКАТОРЫ УСТОЙЧИВОГО
развития мегаполиса
О.В. БЕДНОВА, доц. каф. экологии и защиты лесаМГУЛ, канд. биол. наук,
В.А. КУЗНЕЦОВ, проф. Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева, д-р техн. наук
Экологическая составляющая должна занимать центральное место в системе индикации устойчивого развития, поскольку индикаторы других групп (экономические, социальные и др.) способны объективно характеризовать направление развития только в соотнесении (агрегации) со значениями экологических индикаторов. Однако известные в настоящее время экологические индикаторы устойчивого развития носят обобщенный характер и не отражают ситуацию, складывающуюся на отдельных участках территории крупного города. Для такого анализа необхо-
[email protected]; [email protected]
дима разработка специальных экологических индикаторов состояния биотических и абиотических компонентов окружающей среды.
Использование параметров биоразнообразия в системе экологических индикаторов можно рассматривать как своего рода биоиндикацию степени устойчивости развития. Это в равной мере относится и к глобальному, и к региональному, и к национальному, но прежде всего - к локальному уровню оценки устойчивости развития. Поэтому система критериев биоразнообразия с соответствующим набором индикаторов должна быть многоуровневой.
20
ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 7/2010
ИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ ЛЕСА
Чем выше положение уровня оценки, тем более унифицированной должна быть система сбора информации и методика определения значений индикаторных показателей. Это положение иллюстрирует, например, единство методики ежегодного сбора информации в разных странах для вычисления значения индекса живой планеты (Living planet index), отражающего динамику мирового биоразнообразия. Тренды изменения значений этого показателя служат основой для оценки состояния мировой природной системы [6]. Сначала индекс рассчитывается по популяционным параметрам репрезентативных (индикаторных) видов позвоночных животных отдельно для групп наземных и пресноводных видов (с разделением по умеренным и тропическим зонам обитания), морских видов (отдельно для Атлантического/Северного Ледовитого, Индийского, Тихого и Южного океанов). Затем определяется индекс как среднее геометрическое индексов для наземных видов умеренных и тропических зон, аналогично рассчитывается индекс для пресноводных видов и морских обитаний. Индекс живой планеты в итоге вычисляется как среднее геометрическое индексов всех трех групп местообитаний. Что касается локального (местного) уровня, то здесь имеется довольно большое количество методических подходов к индикации биоразнообразия в зависимости от экосистемной структуры территории, степени ее антропогенного преобразования, набора определяемых параметров и способов их определения. Специфика современной урбанизированной территории и в большей мере мегаполиса требует особого методического подхода к оценке состояния биотической составляющей и территории города в целом и отдельных ее функциональных зон.
На основе обобщения данных многолетнего лесоэкологического мониторинга в лесных массивах Москвы разработана система критериев и индикаторов оценки природной ценности лесных экосистем городских особо охраняемых природных территорий (ООПТ). Первоначально мониторинговые исследования в городских лесах Москвы базировались на двух родственных подходах: методике проведения лесопатологического
мониторинга, разработанной на кафедре экологии и защиты леса МГУЛ под руководством Е.Г. Мозолевской[1], и методике мониторинга рекреационных лесов, обобщающей многолетний опыт наблюдений за состоянием лесных фитоценозов сотрудников Института лесоведения РАН на постоянных пробных площадях Московской агломерации [2]. В первой основное внимание уделено показателям состояния древостоя, разработанным на основе богатого опыта мониторинга состояния лесных экосистем, в поле зрения второй - динамика растительных сообществ в целом, основной вес при этом имеют результаты геоботанических исследований.
С организацией системы ООПТ в столичном мегаполисе охранный статус получил ряд мало нарушенных лесных участков природного комплекса, ранее территориально и административно не входивших в структуру городского лесопаркового хозяйства. Затем и территории всех московских лесопарков вошли в состав системы ООПТ. В этих условиях назрела необходимость смены приоритетных задач мониторинговых исследований. Стало очевидным, что для лесных экосистем в урбанизированных условиях в равной степени актуальны задачи выявления и оценки действия факторов их дестабилизации, оценки способности экосистемы противостоять нарушениям и определения степени и характера управляющего вмешательства в ее состояние. Поэтому необходимы интегральная характеристика биотического ядра экосистем и выявление степени воздействия города на абиотические компоненты последних.
Интегральная оценка биотического ядра лесной экосистемы должна проводиться с использованием более широкого, чем только компоненты лесного фитоценоза, спектра объектов. Она должна агрегировать по крайней мере три обязательные информационные составляющие:
- данные о состоянии лесного фитоценоза как определяющего компонента сообщества;
- сведения о видовом разнообразии и о сбалансированности связей между видами;
- присутствие в сообществе видов, имеющих природоохранный статус.
ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 7/2010
21
ИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ ЛЕСА
Рисунок. Система критериев оценки биоразнообразия лесных экосистем городских ООПТ
К тому же следует принять во внимание, что в сложившейся к настоящему времени системе индикаторов для мониторинга лесного биоразнообразия на региональном уровне различают три группы параметров
[3]:
- структурные, учитывающие пространственное распределение количественных (прямых и косвенных) показателей экосистемного разнообразия лесов;
- композиционные, учитывающие преимущественно аспекты видового (таксономического) биоразнообразия;
- функциональные, учитывающие степень и направление преимущественно антропогенной трансформации биоразнообразия лесов.
С учетом этих положений систему критериев оценки биоразнообразия лесных экосистем городских ООПТ можно представить следующим образом.
Каждая группа критериев имеет свой набор показателей (индикаторов) в виде агрегированных индексов, рассчитанных по количественным параметрам, полученным при учетах на пунктах постоянных наблюдений (ППН). Последние необходимо организовать по принципу послойно-ландшафтной выборки, охватив участки с разной лесоэкологичес-
кой характеристикой (тип леса, происхождение, состав насаждений, возраст, степень рекреационной дигрессии, опасность техногенного воздействия и т.п.) с последующей экстраполяцией данных на типологически сходные участки территории.
Структура системы оценки (таблица) построена на основе показателей функционального и композиционного биоразнообразия.
В первую группу (функциональное биоразнообразие) входят показатели, отражающие степень нарушенности лесной среды (состояние древостоя и степень пространственной нарушенности фитоценоза), агрегируемые через индекс состояния лесного фитоценоза [1, 4].
Аспект композиционного биоразнообразия отражен через коэффициент природоохранной значимости — он учитывает присутствие в биоценозе лесных видов, имеющих охранный статус [1, 4].
Индикаторный показатель индекс структурного разнообразия лесного биогеоценоза можно отнести к категории функционально композиционных. Методику его расчета можно найти в работе [4].
Здесь ограничимся только небольшим пояснением.
22
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2010
ИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ ЛЕСА
Таблица
Система оценки природной ценности лесных участков городских ООПТ
Критерии оценки Параметры оценки Агрегированные индикаторы (индексы)
Состояние лесного фитоценоза Состояние древостоя - соотношение деревьев по породам, по ступеням толщины и категориям состояния. Состояние травяно-кустарничкового яруса: проективное покрытие, доля участия лесных видов в суммарном обилии, площадь сбоя Индекс жизнеспособности лесного фитоценоза
Степень сохранности структуры лесного биогеоценоза Представленность элементов структурного разнообразия лесного биогеоценоза Индекс структурного разнообразия лесного биогеоценоза
Лесные виды охранного статуса Наличие видов растений, имеющих охранный статус или принадлежность к редкому в урбанизированных условиях лесному сообществу Коэффициент природоохранной значимости
Интегральная оценка биоразнообразия Индекс природоохранной ценности
С одной стороны, значения параметров, используемых для расчета этого индекса, отражают степень нарушенности/сохран-ности структуры лесного биогеоценоза: доля участия лесных видов в суммарном обилии травяно-кустарничкового яруса, наличие старовозрастных деревьев, плотность подлеска и подроста и т.д. - это характеристика функционального ряда. С другой стороны, на значение индекса структурного разнообразия влияют и композиционные составляющие: определяется общее число видов сосудистых растений (видовое богатство), а спектр представленных местообитаний в целом косвенно отражает привлекательность для животного населения.
В формализованном виде эту систему можно представить как
P = R-I-Hht,
s htr
где R - коэффициент природоохранной значимости;
I - индекс состояния лесного фитоценоза;
H - индекс структурного разнообразия в биогеоценозе.
Система лесоэкологического мониторинга предполагает периодическую проверку состояния экосистем. Динамика значений индикаторов, отражая направленность изменений в состоянии лесных экосистем, отражает и эффективность стратегии природоохранных управленческих решений. Это придает
показателям состояния биоразнообразия лесных участков ООПТ смысл индикаторов устойчивого развития территории. В сочетании с другими показателями состояния урбанизированной среды их можно включить в систему интегральных индикаторов устойчивого развития города в целом или отдельных территорий в его границах. Например, для комплексной оценки физических и химических факторов воздействия города на состояние лесных биогеоценозов предложен показатель негативного воздействия (ПНВ), который определяется на основании данных по загрязнению атмосферного воздуха различными химическими соединениями и уровней шумового и радиационного воздействия, выраженных в балльных единицах оценки их значений
ПНВ. = ((ИАН) R + I + I ) / 3, где ПНВу - для j контрольной точки;
ИАНобщу - значение общего индекса загрязнения приземного слоя воздуха по всем контролируемым соединениям;
I и I - степень шумового и радиационного воздействия;
3 - количество составляющих, используемых для характеристики ПНВ.
Индекс общей атмосферной нагрузки (ИАНобщ у) определяется при анализе процессов сухого осаждения примесей на поверхность сорбента в соответствии с раз-
ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 7/2010
23
