CC BY
37
Опыт
экологического изучения территорий
Д.Г. Груммо, Н.А. Зеленкевич, О.В. Созинов, Е.В. Мойсейчик
Оценка эффектов восстановления гидрологического режима верхового болота Ельня (Беларусь) для биологического разнообразия и ресурсов ягод
В статье приведены результаты оценки эффектов оптимизации гидрологического режима для биологического разнообразия и ресурсов ягод верхового болота Ельня (Беларусь). Анализ полученных данных показал, что в прогнозе к 2035 г. эффект для биологического разнообразия на видовом, ценотическом и экосистемном уровнях будет практически по всем оцениваемым параметрам положительным. Биологический запас клюквы болотной по прогнозу к 2035 г. увеличится на 24,9% и стоимость урожая составит 307,5 тыс. USD. Ключевые слова: верховое болото, гидрологический режим, биологическое разнообразие, ресурсы ягод, клюква болотная, верховое болото Ельня.
В продолжение статей по анализу экологических и экономических дивидендов от реализации мероприятий по оптимизации гидрологического режима на основании расчетов стоимостных оценок экосистемных услуг, а также по оценке объемов эмиссии и стоков парниковых газов [3; 6], выполняемых проектной территорией (при условии ее восстановления и сохранения) верховым болотом Ельня
о
§о. в пределах республиканского ландшафтного заказника «Ельня» (Бела-
си ^ русь) (площадь 25 301 га), в данном материале приводится оценка
| ^ эффектов для биологического разнообразия и ресурсов ягод, которых
о £ возможно достигнуть при восстановлении гидрологического режима
н 5 болота. Общая площадь зоны восстановления гидрологического режима
^ ^ составляет 7100 га.
о ^
Материалы и методы
Методология, использованная для оценки изменений в биологическом разнообразии проектной территории, основана на закономерностях естественных и антропогенных сукцессий на заболоченных землях. Схема работ состояла из трех этапов (рис. 1).
Рис. 1. Алгоритм оценки динамики биологического разнообразия проектной территории Ельня при реализации проекта по восстановлению гидрологического режима
7
Ф s го
I этап. Составление прогнозных геоботанических карт на 2035 г. 1Е ^ Нами использован ряд аналитических материалов: карты актуальной
растительности проектной территории, направленности сукцессион- ° g ^
о к
ных процессов в экосистемах, устойчивости экосистем к пожарам, * синфитоиндикационной оценки экологических режимов местообита- S ний, антропогенной нарушенности экосистем (рис. 2) и сопряженные го с ними электронные базы данных; схема послепожарной сукцессии о проектной территории; фитоценотека актуальных (2006-2015 гг.) описаний растительности проектной территории; информация о полученных и планируемых уровнях стояния болотных вод.
II этап. Конвертирование содержимого геоботанической карты в оценочные карты (рис. 3) биологического разнообразия на основе разработанной нами методики [1; 4; 5].
III этап. Оценка биоразнообразия. Расчет на основе картографического материала и баз данных количественных показателей (индексы, площади и т.д.), характеризующих изменение биоразнообразия. Сопоставление показателей по различным сценариям (таблица 1) развития ситуации (при восстановлении гидрологического режима территории, т.е. при реализации проекта и без него). В качестве тестовых показателей биологического разнообразия на уровне экспертной оценки приняты:
1) на видовом уровне: реакция видов-индикаторов (для этих исследований использованы виды-доминанты, а также редкие и охраняемые виды растений и животных);
2) на ценотическом и экосистемном уровне:
- пожарная устойчивость;
- степень нарушения растительного покрова;
- доля площадей, занятых сильно и полностью уничтоженной болотной растительностью;
- доля площадей с предельно низкой видовой насыщенностью фито-ценозов;
- доля площадей местообитаний, важных для биоразнообразия («ключевые местообитания»);
- состояние ключевых местообитаний.
Технической (аппаратной и программной) основой для прогнозного геоботанического и экологического картографирования является многофункциональная многоуровневая геоинформационная система (ГИС: ArcGIS), обеспечивающая совместимость и агрегирование разнородных данных.
Опыт экологического изучения территорий
Легенда 0 1 2
Категории нарушенности
II 2 3!Э4ЕН5 161
□ Граница проектной территории (прогнозируемая зона восстановления гидрологического режима)
110
I Граница РЛЗ «Ельня»
| Размещение плотин для восстановления гидрологического режима болота (проект)
Рис. 2. Карта антропогенных нарушений растительного покрова проектной территории болота Ельня (2015 г.) и прогнозная карта на период до 2035 г.
27"43,00"в.д. 27"46'40"в.д. 2Т5<П(Г в. д. 27°54'00"в.д. 27°57'40" в. д. 28*01'20" в. д.
Легенда
Урожайность клюквы болотной, кг/га (сырорастущий вес) I 10-25 26-50 51-75 ЙМ76-100 Ц101-125 |
0 12 Граница проектной территории
(прогнозируемая зона
восстановления гидрологического режима)
8
I км
| Граница РЛЗ «Ельня»
Рис. 3. Карта урожайности ягод клюквы на территории заказника «Ельня» (2015 г.) и прогноз урожайности на период до 2035 г.
Социально-экологические технологии 2016. №3
2
о Таблица 1
5 <2
¥ ^ Оценка эффектов для биологического разнообразия
^ ^ (видовой или популяционный уровень)
о к проектной территории Ельня
н 5 в зависимости от различных сценариев развития ситуации
(Е= ^ (по охраняемым видам в Беларуси)
Вид Категория охраны* Без реабилитации С проектом
без пожара с пожаром
Растения
Береза карликовая (Betula nana) II (EN) i** - +
Морошка (Rubus chamaemorus) II (EN) i - +
Лук медвежий, или черемша (Allium ursinum) III (VU) i - +
Осока малоцветковая (Carex pauciflora) III (VU) i - +
Клюква мелкоплодная (Oxycoccus microcarpus) III (VU) i - +
Шпажник черепитчатый (Gladiolus imbricatus) IV (NT) i - +
Баранец обыкновенный (Huperzia selago) IV (NT) i - i
Касатик сибирский (Iris sibirica) IV (NT) i - +
Мытник скипетровидный (Pedicularis sceptrum-carolinum) II (EN) i - +
Ива черничная (Salix myrtilloides) III (VU) i - -
Колокольчик широколистный (Campanula latifolia) IV (NT) i - +
Пушица стройная (Eriophorum gracile) III (VU) i - +
11
Ф ы m
Продолжение табл. 1 iE ^
Вид Категория охраны* Без реабилитации С проектом
без пожара с пожаром
Ликоподиелла заливаемая, плаунок заливаемый (Lycopodiella inundata) III (VU) ± - +
Тайник яйцевидный (Listera ovata) IV (NT) ± - +
Любка зеленоцветковая (Platanthera chlorantha) III (VU) ± - ±
Ятрышник дремлик (Orchis morio) II (EN) - - +
Зубянка клубненосная (Dentaria bulbifera) III (VU) - - +
Осока болотолюбивая (Carex heleonastes) I (CR) - - +
Хохлатка промежуточная (Corydalis intermedia) II (EN) - - ±
Одноцветка одноцветковая (Moneses uniflora) III (VU) - - ±
Гимноколея вздутая (Gymnocolea inflata) II (EN) ± - +
Сфагнум мягкий (Sphagnum molle) III (VU) - + -
Лобария легочная (Lobaria pulmonaria) III (VU) ± - +
Животные
Жужелица шагреневая (Carabus cancelatus) IV (NT) ± - ±
Жужелица решетчатая (C. cancelatus) IV (NT) ± - ±
Жужелица менетриези (C. menetriesi) III (VU) ± - +
Жужелица золотистоям-чатая (C. clathratus) III (VU) ± - +
2
o q. Продолжение табл. 1
Вид Категория охраны* Без реабилитации С проектом
без пожара с пожаром
Жужелица блестящая (Carabus clathratus) III (VU) ± - ±
Сатир ютта (Oeneis jutta) III (VU) ± - +
Торфяниковая желтушка (Colias palaeno) III (VU) ± - +
Альпийская перламутровка (Clossiana frigga) II (EN) ± - +
Чернозобая гагара (Gavia arctica) II (EN) ± - +
Пискулька (Anser erythropus) IV (NT) ± - +
Черный аист (Ciconia nigra) III (VU) ± - +
Орлан-белохвост (Hieraaetus albicilla) I (CR) ± - +
Змееяд (Circaetus gallicus) II (EN) ± - +
Беркут (Aquila chrysaetos) I (CR) ± - +
Полевой лунь (Circus cyaneus) III (VU) ± - ±
Скопа (Pandion haliaetus) II (EN) ± - +
Дербник (Falco columbarius) III (VU) ± - +
Чеглок (F. subbuteo) IV (NT) ± - ±
Белая куропатка (Lagopus lagopus) II (EN) ± - +
Серый журавль (Grus grus) III (VU) ± - +
Золотистая ржанка (Pluvialis apricaria) III (VU) ± - +
Ф s го
Окончание табл. 1 i Е
Вид Категория охраны* Без реабилитации С проектом
без пожара с пожаром
Гаршнеп (Limnocryptes minimus) III (VU) ± - +
Средний кроншнеп (Numenius phaeopus) III (VU) ± - +
Большой кроншнеп (N. arquata) III (VU) ± - +
Большой веретенник (Limosa limosa) III (VU) ± - +
Большой улит (Tringa Nebularia) III (VU) ± - +
Сизая чайка (Larus canus) IV (NT) ± - +
Филин (Bubo bubo) II (EN) ± - ±
Болотная сова (Asio flammeus) IV (NT) ± - +
Трехпалый дятел (Picoides tridactylus) IV (NT) ± - ±
Барсук (Meles meles) III (VU) ± - ±
* Категория охраны приводится по Красной книге Республики Беларусь [2]. «+» - положительный эффект; «-» - отрицательный эффект; «±» - эффект отсутствует или неявный.
Результаты и их обсуждение
Анализ полученных данных позволяет констатировать, что реализация проекта позволит получить следующие устойчивые положительные эффекты для биоразнообразия на видовом уровне:
1) стабилизация состава автохтонной флоры и фауны проектной территории (в пределах всего болота Ельня);
2) сохранение и улучшение состояния популяций редких и охраняемых видов растений и животных (в пределах проектной территории);
3) оптимизация условий для «ядра» естественной флоры и фауны южнотаежных верховых болот;
О
i £ i £
¡± Q.
4) восстановление структуры орнитокомплекса южнотаежных верховых болот;
5) ограничение развития и элиминация комплекса синантропных видов флоры и фауны.
m х
I- Ф
Оценка эффектов для биологического разнообразия на ценотическом и экосистемном уровнях
Улучшение состояния растительного покрова. Оценка состояния растительности производилась на основе расчетов (таблица 2) индекса нарушенности (= средневзвешенное значение класса нарушенности). Прогнозируется, что в 2035 г. в сценарии «с проектом»: индекс нарушенности растительности снизится на 0,9 пункта и составит 1,4, что является отражением доминирования в структуре растительного покрова слабо- (55,1%) и средненарушенных (44,4%) фитоценозов (таблица 2). Доля местообитаний с сильнонарушенным растительным покровом снизится на 51,4% (с 46,4% до 0,5%).
Уменьшение площадей с предельно низкой видовой насыщенностью растительного покрова будет реализовано за счет:
а) отсутствия пожаров;
б) естественной демутации послепожарных фитоценозов.
Эти процессы будут протекать на 42,6% проектной территории, но радикального изменения ситуации с видовой насыщенностью фитоценозов нами не прогнозируется. Это связано с тем, что «ядро» проектной территории - верховое болото - в силу экологической специфики обладает крайне ограниченным набором автохтонных видов растений, соответственно, следует ожидать некоторое снижения показателей а-разнообразия за счет элиминирования из состава ценозов видов, чужеродных экосистемам верхового болота.
Увеличение площадей местообитаний, важных для биоразнообразия. Экосистемы проектной территории практически полностью (93,4%) соответствуют категориям NATURA 2000 [7]. Поэтому увеличение этого показателя не представляется возможным. Однако их качественное состояние изменится: в первую очередь за счет сокращения площадей местообитаний 7120 (деградированные верховые болота, способные к естественной регенерации) и увеличения площадей 7110 (растущие верховые болота), являющихся более важными для сохранения автохтонной биоты верховых болот. Позитивный эффект для биологического разнообразия возможен на 30,4% площади проектной территории.
Существенные деструктивные последствия для объектов животного и растительного мира проектной территории не прогнозируются.
Таблица 2
Соотношение площадей по классам и категориям нарушенности растительного покрова
проектной территории
Площади наземных экосистем
Класс (I) и категория (1) 2015 г. 2035 г. ±
га % га % га %
I Естественная и слабонарушенная растительность 1152,9 15,2 4191,0 55,1 3038,1 39,9
1 Коренные и длительно-производные хвойные леса, лиственные коренные болотные леса без следов природных катастроф или хозяйственного воздействия 157,9 2,1 177,7 2,3 19,8 0,2
2 Относительные неустойчивые первичные леса начальных стадий естественных сукцессий на почвах, ранее не бывших под лесом (на песках, торфе) 67,3 0,9 0,0 0,0 -67,3 -0,9
3 Болотная растительность без следов природных катастроф или хозяйственного воздействия 927,7 12,2 4013,3 52,8 3085,6 40,6
п Средненарушенная растительность 2925,2 38,4 3371,0 44,4 445,8 6,0
1 Коренные и длительно-производные хвойные, лиственные коренные болотные леса с умеренным антропогенным воздействием (выборочные рубки, низовые пожары, рекреационные нагрузки, мелиорация и т.д.) 18,5 0,2 1198,1 15,8 1179,6 15,6
2 Кратковременно-производные хвойно-мелколиственные леса, образовавшиеся в результате действия факторов естественного и антропогенного происхождения и имеющие явную тенденцию к восстановлению исходного состояния 139,6 1,8 263,0 3,5 123,4 1,7
Социально-экологические технологии 2016. №3
Опыт экологического изучения территорий
Окончание табл. 2
Площади наземных экосистем
Класс (I) и категория (1) 2015 г. 2035 г. ±
га % га % га %
3 Болотные сообщества с некоторыми изменениями в видовом составе под влиянием хозяйственной деятельности (мелиорация, пожары) 2767,1 36,4 1909,9 25,1 -857,2 -11,3
ш Сильно нарушенная растительность 3517,4 46,4 33,5 0,5 -3483,9 -46,0
1 Вторичные мелколиственные леса с сильно измененным составом и структурой древостоя и подчиненных ярусов 46,7 0,6 33,5 0,5 -13,2 -0,2
2 Коренные хвойные и лиственные леса, в которых хозяйственное влияние (пожары, осушительная мелиорация, выборочные рубки) существенно нарушили местообитания фитоценозов, а также их состав и структуру 1057,7 13,9 0,0 0,0 -1057,7 -13,9
3 Коренные и производные леса, погибшие в результате действия катастрофического фактора (подтопление, пожары, ветровалы) без признаков восстановления исходного состояния 106,9 1,5 0,0 0,0 -106,9 -1,5
4 Вторичная растительность на месте лесных и болотных сообществ, уничтоженных в результате пожаров и вырубок 2306,1 30,4 0,0 0,0 -2306,1 -30,4
Индекс нарушенности* 11,3 1,4 -
*Индекс нарушенности растительного покрова оценивали как частное суммы произведений классов нарушенности на соотвествующую площадь к общей площади [5].
Ф х го
Возможно значительное обводнение и снижение продуктивности лесов 1Е Л (сосна по болоту, береза, ольха черная) на площади около 75,3 га,
ю
но практически вся часть этих лесных участков (67,1 га или 89,1%) - о погибший древостой (сухостой на корню) после пожара 2002 г. §
Таким образом, сравнивая различные сценарии динамики биоты g
_о
проектной территории, мы отмечаем, что в целом эффект для биоло- ^ гического разнообразия на видовом, ценотическом и экосистемном J уровнях будет практически по все оцениваемым параметрам положи- u тельным. Кроме этого, снижение потенциала пожароопасной ситуации позволит избежать катастрофических последствий для лесного хозяйства, как, например, в 2002 г., когда огнем было уничтожено 2,4 тыс. га с запасом древесины 234 тыс. м3.
Оценка эффектов для природных объектов, подлежащих особой или специальной охране
Выполнения запланированных мероприятий позволит обеспечить в пределах особо охраняемой природной территории:
- стабильное состояние популяций 23 охраняемых [2] видов сосудистых растений, мохообразных и лишайников;
- стабильное существование 31 охраняемого [Там же] вида фауны (8 видов насекомых, 22 вида птиц и 1 вид млекопитающих);
- сохранение и восстановление особо ценных лесных и болотных растительных сообществ (2,7 га или 10,5% проектной территории);
- восстановление важных для биологического разнообразия местообитаний на площади 10,8 тыс. га (42,6% проектной территории);
- сохранение крупнейшего и уникального для Европы водно-болотного угодья, имеющего международный статус охраны (территории важной для птиц международного значения (1998 г.), Рамсарского угодья (2002 г.), ключевой ботанической территории (2005 г.)).
Оценка и прогноз динамики биологических запасов клюквы болотной
Клюква болотная (Oxycoccus palustris = Vaccinium oxycoccos) занимает важное место в структуре биологических ресурсов болота Ельня и играет довольно значимую роль в экономике местного сообщества. В результате пожаров 1992-2002 гг. ягодоносная площадь сократилась на 1308,7 га (74,6% от площади в период, предшествующий пожару). По экспертным оценкам, общие запасы клюквы здесь в 2010 г. оценивались в 95,3 т [5]. Как следствие восстановления естественной болотной растительности биологический запас клюквы в 2015 г. увеличился
2
о о. (+13%) и составил 107,5 т. Валовая стоимость урожая клюквы оценена на 246,2 тыс. USD/год (таблица 3).
§ ^ Таблица 3
О IX
^ I Запас и стоимость ягод клюквы и их прогнозная динамика
с ж на территории верхового болота Ельня
Год Среднегодовой биологический запас, т Урожайность, кг/га Среднегодовая стоимость урожая, тыс. USD/год Рост стоимости урожая по отношению к 2006 г., тыс. USD/год
2006 95,1 78,9 217,8
2015 (оценка) 107,5 86,2 246,2 +28,4
2035 (прогноз) 134,3 104,1 307,5 +89,7
По прогнозу, к 2035 г. биологический запас ягод клюквы увеличится на 24,9% и составит 134,3 т/год, при стоимости урожая (в сопоставимых ценах) 307,5 тыс. USD (+89,4 тыс. USD к 2015 г.).
Заключение
Анализ полученных данных показал, что проведение работ по восстановлению гидрологического режима на территории республиканского ландшафтного заказника «Ельня» (Беларусь) обеспечит достижение ряда положительных эффектов для биоразнообразия проектной территории.
На видовом уровне: стабилизация состава флоры и фауны проектной территории; сохранение и улучшение состояния популяций редких и охраняемых видов растений и животных; улучшение условий для «ядра» естественной флоры и фауны; восстановление структуры орни-токомплекса, характерных для южнотаежных верховых болот; ограничение развития комплекса синантропных видов флоры и фауны.
На ценотическом и экосистемном уровнях: улучшение состояния растительного покрова - доля местообитаний с сильнонарушенным растительным покровом снизится на 51,4% (с 46,4% до 0,5%); уменьшение площадей с предельно низкой видовой насыщенностью растительного покрова на 42,6% проектной территории; увеличение площадей местообитаний важных для биоразнообразия на 30,4% площади проектной территории.
Ф х го
Для природных объектов, подлежащих особой или специальной охране 1Е ^
стабилизация гидрологического режима позволит обеспечить стабиль- ^ § ^
„ [Ею
ное существование популяции 23 охраняемых видов сосудистых расте- о >< ™
ний, мохообразных и лишаИников и 31 охраняемого вида фауны; сохра- §
нение и восстановление особо ценных лесных и болотных растительных g
_о
сообществ на 10,5% проектной территории; восстановление важных для ^ биологического разнообразия местообитаний; сохранение крупнейшего J и уникального для Европы водно-болотного угодья.
Биологический запас клюквы болотной, по прогнозу, к 2035 г. увеличится на 24,9% и составит 134,3 т/год. Стоимость урожая составит 307,5 тыс. USD (+89,4 тыс. USD к 2015 г.).
Библиографический список
1. Груммо Д.Г., Ильючик М.А., Зеленкевич Н.А. Опыт крупномасштабного геоботанического и экологического картографирования растительности болот с использованием данных дистанционного и наземного зондирования // Екологш болгг i торфовищ: Матер1али круглого столу, Кшв, 2 лютого 2012 року. Кшв, 2012. С. 49-58.
2. Красная книга Республики Беларусь. Растения: редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды дикорастущих растений / Гл. редкол.: И.М. Качановский (предс.), М.Е. Никифоров, В.И. Парфенов и др. Мн., 2015.
3. Объемы выбросов и стоки парниковых газов при оптимизации гидрологического режима верхового болота «Ельня» (Беларусь) / Груммо Д.Г., Зеленкевич Н.А., Созинов О.В., Мойсейчик Е.В. // Социально-экологические технологии. 2016. № 2. С. 51-61.
4. Проведение оценки воздействия на окружающую среду проектного решения планируемой деятельности «Восстановление естественного гидрологического режима нарушенного болота Ельня на землях Миорского района Витебской области»: Отчет о НИР (заключ.) / Ин-т эксп. ботаники; рук. Д.Г. Груммо. Минск, 2015. № ГР 20143797 от 23.12.2014.
5. Флора и растительность ландшафтного заказника «Ельня» / Ред. Н.Н. Бам-балов. Мн., 2010.
6. Эколого-экономическая оценка экосистемных услуг при оптимизации гидрологического режима верхового болота «Ельня» (Беларусь) / Груммо Д.Г., Зеленкевич Н.А., Созинов О.В., Мойсейчик Е.В. // Социально-экологические технологии. 2016. № 1. С. 57-66.
7. Natura 2000 // A European network of protected sites under EU legislation. URL: http://www.biodiversitya-z.org/areas/27/ (дата обращения: 12.08.2016).
