CC BY
20
УДК 528.94.+581.9
ОЦЕНКА УГРОЗ ФИТОРАЗНООБРАЗИЮ АЛТАЙСКОГО КРАЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГЕОИНФОРМАЦИОННОГО КАРТОГРАФИРОВАНИЯ
Ирина Николаевна Ротанова
Алтайский государственный университет, 656049, Россия, г. Барнаул, пр. Ленина, 61, кандидат географических наук, доцент кафедры физической географии и ГИС, тел. (3852)29-12-77, e-mail: [email protected]
Виктория Викторовна Гайда
Алтайский государственный университет, 656049, Россия, г. Барнаул, пр. Ленина, 61, студентка географического факультета, тел. (3852)29-12-77, e-mail: [email protected]
Эколого-фитогеографические карты, в категорию которых входят карты оценки угроз фиторазнообразию, имеют важное прикладное значение и применяются при оценке качества природной среды и перспективного хозяйственного использования территорий. Они создаются по частнонаучным методикам в соответствии с задачами, для решения которых они предназначены, входят в серии эколого-географических карт для отражения широкого спектра характеристик состояния и особенностей распространения растительного покрова.
Ключевые слова: эколого-фитогеографическая карта, фиторазнообразие, геоинформационное картографирование, ландшафт, ландшафтная карта, Алтайский край.
EVALUATION OF THREATS TO PHYTODIVERSITY OF THE ALTAI USING GEOINFORMATION CARTOGRAPHY
Irina N. Rotanova
Altai State University, 656049, Russia, Barnaul, 61, Lenina Avenue, Ph. D. (Geography), Associate Professor of Department of Physical Geography and GIS, tel. (3852)29-12-77, e-mail: [email protected]
Victoria V. Gaida
Altai State University, 656049, Russia, Barnaul, 61, Lenina Avenue, Student of Faculty of Geography, tel. (3852)29-12-77, e-mail: [email protected]
Ecological and phytogeographical maps are of paramount applied significance and are used to evaluate the quality of the environment and perspective economic use of the territories. They are made using of common scientific methods, in accordance with the problems to be solved; they are included in a set of ecological geographical maps designed to demonstrate a range of features and peculiarities of the spread of vegetation cover.
Key words: ecological and phytogeographical map, phytodiversity, geoinformation cartography, landscape, landscape map, Altai Krai.
Современное эколого-фитогеографическое картографирование в своих концептуальных и методических построениях во многом опирается на теоретический и практический опыт картографического изучения растительности, накопленный в России и за рубежом. Имеется целый ряд обобщающих публикаций, в которых достаточно подробно раскрываются многие особенности карто-
графирования растительности [1-10]. Составлено большое количество универсальных и специальных геоботанических карт, решающих различные научные и прикладные задачи.
Экологизация (энвайроментализация) расширила содержательную и методологическую базу геоботанического картографирования, используя общенаучные и географические подходы [11]. Эколого-фитогеографические карты имеют отличие от классических геоботанических и фитоэкологических карт, в первую очередь, в научных подходах к их созданию: они отражают особенности географической среды, рассматривают растительность как один из компонентов геосистем (ландшафтов), отражают изменения растительного покрова, связанные с антропогенным воздействием, нацелены на решение эколого-географических проблем управления качеством окружающей природной среды. Часто составление эколого-фитогеографических карт основано на применении двуединого подхода: классического экологического (биоэкологического) и эко-лого-географического [12-16].
Геосистемный подход к изучению организации растительного компонента природных комплексов, основные теоретические позиции которого заложены трудами В.Б. Сочавы, обеспечивает высокую насыщенность карт разнообразной экологической информацией. Они содержат сведения об экологически значимых географических факторах, определяющих структуру и динамику растительности на разных уровнях ее организации, о динамическом и экологическом потенциале территории, занятых конкретными растительными таксонами, и многое другое [17].
В качестве основных единиц ландшафтного изучения и картографирования приняты местности, которые понимаются как группа территориально смежных урочищ или как природный комплекс, территориально устроенный более сложно, чем урочище, но стоящий на таксономическом уровне ниже ландшафта как единицы топологического уровня физико-географической дифференциации территории [18].
Фиторазнообразие рассматривается как видовое разнообразие растительности, соотнесенное к определенной территориальной единице (в эколого-географических исследованиях - к ландшафту) [19]. Угрозы фиторазнообразию - опасность трансформации растительного покрова, возникновение обстоятельств, при которых может произойти ухудшение или невозможность функционирования и развития видов растительности [20].
Для составления карты угроз фиторазнообразию в качестве базовой была взята ландшафтная карта масштаба 1:1 000 000, отображающая таксоны местностей (ИВЭП СО РАН, 1995, не опубликована). На ней выделено 111 типов природных комплексов категории местностей. Карта создана на основе морфо-генетического подхода, критериями выделения ландшафтных ареалов приняты структурные признаки - геолого-геоморфологическое строение, растительность и почвы.
Основные воздействия на растительный покров связаны в крае с использованием земель, в основном сельскохозяйственным, реже лесохозяйственным.
При картографировании учитывались площадные факторы антропогенного воздействия, так как они позволяют более четко проследить степень деградации растительности на исследуемой территории [21]. Количественная информация привязана к контурам местностей по основным видам использования: пашня, сенокосы, пастбища, лесопользование. При анализе деградации растительности рассматривались следующие факторы: полное сведение естественной растительности при распашке, нарушенность ее при лесопромышленных разработках, пастбищная дигрессия. При оценке учитывали площади пашни, пастбищ и лесов для каждой местности. Если более 50% территории занято пашнями, то оценка угрозы фиторазнообразию не производилась, так как на данной территории практически не осталось естественных фитоценозов.
Угрозы фиторазнообразию оценены количественно-качественным методом тремя степенями проявления по ведущим критериям на основе анализа хозяйственного использования ландшафтов (пастбища, лесопользование) (таблица). При оценке угрозы фиторазнообразию сенокосы не учитывались, вследствие того, что они занимают сравнительно небольшие территории и способны к быстрому восстановлению растительности.
Таблица
Критерии оценки степени угроз фиторазнообразию
Степень угроз фиторазнообразию Использование ландшафта (пастбища, лесопользование), %
Низкая менее 40
Средняя 41-69
Высокая 70 и более
По данным критериям были построены карта деградации растительности и карта степени угроз фиторазнообразию на территорию Алтайского края.
Алтайский край находится в пределах лесостепной и степной зон. Территория края довольно плотно и интенсивно освоена, ее ландшафты испытывают значительную хозяйственную нагрузку и во многих районах существенно нарушены. Основные черты растительного покрова края обусловлены его географическим положением, сложной геологической историей, многообразием климатических условий, как равнинной, так и горной частей. Будучи окруженным степными и лесостепными пространствами Западной Сибири и Казахстана на севере и западе, лесными массивами Салаира на востоке, северным макросклоном Алтая на юге, растительный покров включает в себя разнородные элементы флор соседних территорий [22].
В пределах степной и лесостепной зон края представлены ленточные и островные сосновые боры, боры Кулунды и правобережья Оби, северных предгорий Алтая. Значительную часть лесных массивов образуют уникальные ленточные боры. Они вытянулись с северо-востока на юго-запад в междуречье Оби и Иртыша четырьмя лентами. Грядово-бугристый рельеф песков, где рас-
пространены ленточные сосновые боры, обусловил разнообразие растительности в них. По склонам гряд к сосне примешиваются береза, осина с папоротником и разнотравьем. Предгорная равнина с её холмисто-увалистым рельефом покрыта в основном березовыми мелколиственными лесами, иногда с примесью сосны. Площади березовых лесов в настоящее время резко сократились в процессе рубок и раскорчевок под пашни. На равнине мелколиственные леса встречаются в виде колков по плоским водораздельным микропонижениям.
В горах развиты лиственничные, березово-лиственничные и кедровые леса, темнохвойная тайга, еловые заболоченные леса долин рек. Черневые леса в пределах Салаирского рефугиума - чернь с участием липы сибирской. Широко распространены берёзовые и осиновые леса, представленные разнообразными группами ассоциаций, а также по прирусловым частям речных долин ивовые и тополевые леса. Леса занимают более 20% территории Алтайского края. Сосновые леса в крае занимают около 40% лесопокрытой территории [22].
Степная растительность представлена луговыми, настоящими и сухими степями. Характерное явление настоящего времени - наличие вторичных степей, развившихся на месте суходольных лугов, на залежах, на участках сведенных лесов, по деградированным первичным степям. Для Северной Кулунды и Приобского плато типичны разнотравно-злаковые луговые степи, которые здесь часто находятся в комплексах с галофитными группировками. Более ме-зофитный характер имеют луговые степи правобережной лесостепи. Они распространены также и по террасам р. Обь и широко представлены в полосе предгорий и низкогорий Алтая. На крутых и щебнистых склонах луговые степи замещаются петрофитными луговыми, а на мелкосопочниках - кустарниковыми степями. Эдафогенным вариантом настоящих степей являются псаммофит-ные степи, встречающиеся на слабо облесенных песчаных массивах, по опушкам сосновых боров и на песчаных почвах. На юге степной зоны фрагментами встречаются сухие степи. В предгорьях и низкогорьях широко представлены настоящие степи, среди которых преобладают дерновинно-злаковые и их пет-рофитные варианты.
Большие площади в крае занимает луговая растительность. Характерны луговые злаково-разнотравные и разнотравно-злаковые степи на типичных тучных черноземах. На низких террасах рек и поймах развиты разнотравные низинные и заливные разнотравно-злаковые луга. В предгорьях и низкогорьях Алтая и Салаира распространены низкогорные луга. Высокогорные луга характерны для Тигирецкого и Коргонского хребтов. В долинах крупных рек развиты пойменные луга.
Кустарниковая растительность имеет как первичное, так и вторичное происхождение и на территории края представлена мезофильными и степными кустарниками; долинными сообществами - ивняками, облепишниками, зарослями курильского чая, и сибирки алтайской; в горах - ерниками, ивняками, ар-човниками и др.
В горной части края в альпийском поясе развиты луговые злаково-осоковые тундры, развивающиеся в условиях повышенного увлажнения, кус-
тарниковые и каменистые тундры (на Тигирекском и Коргонском хребтах). Площади мохово-лишайниковых тундр незначительны. Скальная растительность представлена сообществами и группировками на различных литогенных субстратах [22].
Широко развита в крае синантропная растительность, представленная подтипами рудеральной, сегетальной и растительностью мест поселений.
В ходе антропогенной трансформации растительного покрова при чрезмерной нагрузке на месте растительных сообществ возникают маловидовые и низкопродуктивные «антропогенные пустыри». В этом случае восстановление первоначального растительного покрова становится практически невозможным.
Наименьшая степень угрозы фиторазнообразию наблюдается на территории Салаирского кряжа, предгорий Алтая и в долинах крупных рек (р. Обь, р. Алей, р. Чумыш, р. Чарыш и др.). Причинами сложившейся ситуации является горный тип рельефа, который не дает возможность заниматься сельским хозяйство и тем самым уничтожать естественную растительность. В ленточных борах относительно сохранена естественная растительность, так как ленточные боры являются уникальными природными объектами, которые охраняются государством.
На территории предгорий и низкогорий Алтая сохранились лесные массивы; субальпийские высокотравные и низкотравные альпийские луга в сочетании с ерниками, фрагменты горных тундр; темнохвойные высокотравные, ли-ственнично-кедровые травяные и производные березово-осиновые леса; осино-во-пихтовые высокотравные черневые и производные березово-осиновые леса; в долинах рек распространены разнотравно-злаковые, злаковые с зарослями кустарниковых ив, тополевыми и ветловыми лесами.
Средняя степень деградации растительности наблюдается в переходных районах предгорий Алтая.
Высокая степень деградации растительного покрова наблюдается на территории Бийско-Чумышской возвышенности и Предалтайской равнине. Территория Бийско-Чумышской возвышенности сильно распахана, является зоной интенсивного сельского производства. Предалтайская равнина также обладает благоприятными условиями для развития сельского хозяйства, которое является одним из главных фактором сведения естественной растительности [23].
На территории Приобского плато и Кулундинской равнины почти не сохранилось естественной растительности. Наблюдается очень высокая степень деградации растительного покрова.
Низкая угроза фиторазнообразию наблюдается в предгорьях Алтая, на территории Предалтайской равнины и долинах крупных рек.
В связи с высоким уровнем лесопользования в пределах Салаирского кряжа и западной части ленточного бора степень угроз фиторазнообразию повышается до высокой. В основной части ленточного бора приравнивается к средней. Средний и высокий уровень угроз фиторазнообразию в связи с обильным выпасом животных распространен в долинах рек.
Созданная карта степени угроз фиторазнообразию показывает, что на большей части Алтайского края естественная растительность практически уничтожена. Очень высокая степень деградации растительного покрова наблюдается на 51% территории Алтайского края; высокая степень деградации - на 25%; средняя степень - на 10% и низкая степень - на 13% [24].
Деградация растительного покрова сопровождается многочисленными негативными последствиями: обеднением видового состава, упрощением структуры, заменой естественных коренных растительных сообществ производными синантропными и культурными, уменьшением генетического разнообразия отдельных видов, раздроблением и изоляцией популяций.
Исследования выполнены при поддержке РФФИ (проект № 15-05-09421-а).
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Белов А.В., Лямкин В.Ф., Соколова Л.П. Картографическое изучение биоты : монография. - Иркутск: Облмашинформ, 2002. - 160 с.
2. Волкова Е.А. Хромцов В.Н., Исаченко Г.А., Бубличенко Ю.Н., Бубличенко А.Г., Макарова М.А. Комплексное картографирование природной среды побережья Финского залива (район Лужской губы) : монография. - СПб.: Изд-во С.-Петерб. гос. хим.-фармац. академии, 2001. - 140 с.
3. Ильина И.С., Юрковская Т.К. Фитоэкологическое картографирование и его актуальные проблемы // Ботанический журнал. - 1999. - Т. 84. - № 12. - С. 1-7.
4. Карта деградации растительного покрова региона Аральского моря. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://soilinst.msu.rU/publ/2/image9.gif.
5. Карта степной растительности. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://oopt.info/index.php?page=195.
6. Комедчиков Н.Н., Лютый А.А. Экология России в картах: аннотированный библиографический указатель карт и атласов : монография. - М.: ЦИСН Миннауки РФ и РАН, 1995. - 569 с.
7. Растительный покров Нижегородской области. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://dront.ru/old/lr/%C0%CD%C0%CB%C8%C7/lr-analis-ris02.jpg.
8. Тематическая карта деградации лесных массивов Иркутской области. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.ntsomz.ru/img/temat_ip_Irkutskaya_obl_big.jpg.
9. Экология Москвы: карта пораженности растительности. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.ionizatory.info/health/map8.shtml.
10. Ротанова И.Н., Гайда В.В. Эколого-географическое картографирование растительности / И.Н. Ротанова, В.В. Гайда // Развитие исследовательских компетенций молодежи в условиях инновационного образовательного кластера: сборник научных статей всероссийской научно-практической конференции / отв. ред. Фроловская М.Н. - Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 2014. - С. 332-338.
11. Котова Т.В., Огуреева Г.Н. Биогеографические подходы в экологическом картографировании // Геоботаническое картографирование : монография. - СПб.: Санкт-Петербургский научный центр РАН, - 2007. - 85 с.
12. Методические установки по созданию эколого-географической карты масштаба 1:2500000 / Под ред. О.А. Евтеева. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1992. - 111 с.
13. Исаченко А.Г. Введение в экологическую географию. - СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2003. - 192 с.
14. Комплексное экологическое картографирование (Географический аспект) / Под ред. Н.С. Касимова: Учеб. пособие .М.: Изд-во Моск. ун-та, 1997. - 147 с.
15. Геоэкологические картографирование : учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / [Б.И. Кочуров, Д.Ю. Шишкина, А.В. Антипова, С.К. Костовска] ; Под ред. Б.И. Кочу-рова. - М.: Издательский центр «Академия», 2009. - 192 с.
16. Гайда В.В., Ротанова И.Н. Особенности тематического содержания эколого-географических карт растительного покрова // Записки Усть-Каменогорского филиала Казахского Географического общества. К 70-летию Великой Победы (1941-1945 гг.) : сборник ста-тей.межд. научно-практич. конф. (26-27 янв. 2015, Усть-Каменогорск). - Усть-Каменогорск: Шыгыс Полиграф, 2015. - Вып. 9. - С. 69-76.
17. Сочава В.Б. Современные задачи картографии растительности в крупном масштабе // Геоботаническое картографирование. - СПб.: Санкт-Петербургский научный центр РАН, -1963. - С. 3-11.
18. Ротанова И.Н., Андреева И.В. Эколого-ландшафтное обоснование системы особо охраняемых природных территорий Алтайского края : монография. - Рос. акад. наук, Сиб. отд-ние, Ин-т водных и экологических проблем. - Новосибирск: Издательство СО РАН, 2010. - 159 с.
19. Работнов Т.А. Фитоценология. 3 -е изд. - М.: Изд-во Моск. гос. университета, 1992.
20. Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Краткий энциклопедический словарь науки о растительности. - Уфа : Гилем, Башкирская энциклопедия, 2014. - С. 215.
21. Ротанова И.Н., Пурдик Л.Н., Щербаков А.Н., Черных Д.В. Экологическое состояние ландшафтов Алтайского края (методические подходы к оценке и картографирование) // Сибирский экологический журнал. Новосибирск. - 1997. - T.IV. - № 2 - С. 215 - 229.
22. Силантьева М.М. Флора Алтайского края: анализ и история формирования. Диссертация на соискание ученой степени докт. биол. наук / Центральный сибирский ботанический сад Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск. Барнаул, 2008.
23. Rotanova I.N., Gaida V.V. Ecological and Geographical Mapping of Altai Krai Land Cover // Global Geospatial Information and High Resolution Global Land Cover/Land Use Mapping / Proceedings of ISPRS WG IV/2 workshop, 21 Apr. 20105. - Novosibirsk: SSUGT, 2015. -P. 96-101.
24. Гайда В.В., Ротанова И.Н. Оценка угроз фиторазнообразию с применением картографического метода исследования (на примере территории Алтайского края) // Природные условия, история и культура Западной Монголии и сопредельных регионов: Материалы XII международной научной конференции. г. Ховд, Монголия, 18-21 сентября 2015 г., - Том Г. Естественные науки. - Ховд; Томск. Издательский Дом ТГУ, 2015. - С. 64-68.
© И. Н. Ротанова, В. В. Гайда, 2016
