CC BY
163
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 502.654(470.13)
ПРОБЛЕМА БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ И ЕЕ РЕШЕНИЕ НА ЕВРОПЕЙСКОМ СЕВЕРО-ВОСТОКЕ НА ПРИМЕРЕ РЕСПУБЛИКИ КОМИ
И.Б. АРЧЕГОВА, И.А. ЛИХАНОВА
Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, г. Сыктывкар [email protected]
Статья посвящена проблеме рекультивации нарушенных земель в Республике Коми. Приводятся сведения о динамике нарушенных и рекультивированных земель в республике, связанной с историей промышленного освоения края. Отмечены недостатки практических приемов, которые применялись на начальном этапе развития работ по рекультивации нарушенных земель. Показано, что способы рекультивации, выполнявшиеся без учета особенностей строения и функционирования природных экосистем Севера, оказались мало эффективными. В работе рассматриваются результаты многолетних научных исследований по восстановлению нарушенных земель, итогом которых является разработка концепции «природовосстановления» и системы практических приемов, адаптированных к специфике природно-климатических условий Севера.
Ключевые слова: рекультивация, Республика Коми, практические приемы биологического этапа рекультивации, концепция «природовосстановления»
I.B. ARCHEGOVA, I.A. LIKHANOVA. BIOLOGICAL RECULTIVATION PROBLEM AND ITS SOLUTION IN THE EUROPEAN NORTHEAST, THE KOMI REPUIBLIC AS AN EXAMPLE
The paper deals with the problem of disturbed lands recultivation in the Komi Republic. It contains data on the dynamics of disturbed and recultivated lands in the Komi Republic connected with the history of industrial development of the republic. The disadvantages of the practical methods that were applied at the initial stage of disturbed lands recultivation are highlighted. The recultivation techniques done without knowledge on structure and functions of natural ecosystems in the North are shown to be ineffective. The results of long-term scientific studies on restoration of the disturbed lands are considered. As a result the “nature restoration” concept and the system of practical techniques adapted to specific natural-climatic conditions of the North are developed.
Key words: recultivation, Komi Republic, practical techniques of the recultivation biological stage, “nature restoration” concept
Республика Коми расположена на северо-востоке европейской части России. Крайняя южная точка республики находится на 59о12 с.ш., крайняя северная - 68о25/ с.ш., крайняя западная - 45о25/, крайняя восточная - 66о15/. Большая протяженность территории обуславливает разнообразие климатических условий в Республике Коми. Среднегодовая температура воздуха от +1оС на юге республики понижается к северу до -6оС, годовая сумма осадков в том же направлении меняется от 625 до 450 мм. На территории республики представлены
биоклиматические зоны тундры и тайги (крайнесеверной, северной, средней и южной). Тундра, занимающая 3.3% территории республики, представлена подзоной южных кустарниковых (крупноерниковых) тундр. Южнее идет широкая полоса лесотундры (8.1% общей площади). Основная площадь республики приходится на зону тайги, в том числе на подзону крайнесеверной тайги - 23.1%, северной - 25.4, средней -39.5, южной - 1.0%. Зональная растительность, развивающаяся в плакорных условиях таежной зоны, -еловые леса [1].
Республика Коми, достаточно суровая по климатическим условиям, оказалась богатой ресурсами, в том числе горючими - нефть, уголь, газ. Первая крупная комплексная геологоразведочная экспедиция была направлена на р. Ухта в 1929 г., в 1930 г. официально открыто первое в Коми АО месторождение легкой нефти с промышленными запасами, названное Чибьюским, разведано Ярегское месторождение тяжелой нефти. Развернувшиеся в Коми республике геологоразведочные работы выявили большую Тимано-Печорскую нефте-газовую провинцию и открыли ряд нефтяных месторождений. К юго-востоку от г. Ухта в верховьях р. Ижма начал разрабатываться Ижма-Омринский нефтегазоносный район. В 1935 г. открыто крупное Седъ-ёльское газовое месторождение. К 1940 г. в Коми АССР добыто 69.8 т нефти, 15.3 млн. м3. газа. В 1930 г. Г.А. Черновым открыто месторождение высококачественных коксующихся углей на р. Воркута. Промышленная эксплуатация месторождений в Воркутинском р-не началась в 1934 г. К 1940 г. в Коми АССР добыто 0.3 млн. т угля [2].
В соответствии с активно развивавшейся добычей нефти, газа, угля началось интенсивное использование лесных ресурсов. Вывозка древесины в 1932 г. составляла 3.3, в 1940 г. - 6.9 млн. м3. Таким образом, в первой половине ХХ в. на европейском Северо-Востоке СССР, а именно в Коми АССР, стремительно развивались геолого-разве-дочные работы и промышленная добыча природных ресурсов [2].
В последующие годы быстрыми темпами нарастала добыча угля, нефти и газа. Так, в 1960 г. добыто 17.6 млн. т угля, а в 1980 г. - 28.6. С 1960 по 1980 г. добыча нефти возросла с 0.8 до 20.4 млн. т/год, газа - с 1.0 до 19.4 млрд. м3. [2]. За это же время построены магистральные нефте- и газопроводы. Активно велись лесозаготовки. В 1960 г. вывезено 15.5 млн. м3 древесины, в 1980 г. - 21.5. Активизация лесозаготовок сопровождается интенсивным строительством лесовозных дорог [2].
Вместе с активным промышленным развитием территории происходил рост площади нарушенных земель, приобретавший все большие масштабы. Однако до 1970-х гг. работы по восстановлению (рекультивации) нарушенных земель не проводились [3]. Систематические данные о динамике площадей нарушенных и рекультивированных земель за этот период в опубликованных источниках нами не найдены. Отсутствовала законодательная база для проведения рекультивационных работ. Принятие ряда документов, предусматривающих необходимость рекультивации нарушенных земель: Земельных кодексов союзных республик, «Основных положений по восстановлению земель, нарушенных при разработке месторождений полезных ископаемых, проведении геологоразведочных, строительных и иных работ», введенных в действие с 1 января 1972 г., послужило толчком для начала систематического проведения рекультивационных работ в Коми АССР. Таким образом, только в последней трети XX в. в Республике Коми начались сис-
тематический учет нарушенных промышленным воздействием земель и исследования по рекультивации.
Как видно из табл. 1, из общей площади нарушенных земель Республики Коми большая доля приходится на северные регионы - муниципальные образования городских округов Воркута, Инта, Усинск и подчиненные им территории, где расположены основные месторождения природных ископаемых.
Таблица 1
Динамика площади нарушенных земель по Республике Коми *, га
Террито- Годы
риальные единицы 1985 1990 1995 2000 2005 2009
Республика Коми 20766 17282 15869 13706 11989 14161
Муниципаль-
ное образо-
вание город- - 6 34 60 55 54
ского округа
«Сыктывкар»
Муниципаль-
ное образо-
вание город- 1389 1841 1036 1268 1222 1340
ского округа
«Воркута»
Муниципаль-
ное образование «Го- 1324 1728 1332 1942 1903 1903
род Инта»
Муниципаль-
ное образо-
вание город- 7406 3780 2827 3793 2577 4741
ского округа
«Усинск»
Муниципаль-
ное образо-
вание город- 407 462 515 726 728 731
ского округа
«Ухта»
Муниципаль-
ное образова-
ние муници- 2344 2230 1824 395 230 195
пального р-на
«Вуктыл»
Муниципаль-
ное образо-
вание муниципального 524 1223 1606 1026 1354 1133
р-на «Печо-
ра»
Муниципаль-
ное образо-
вание муниципального 1500 946 1125 513 356 494
р-на «Сосно-
горск»
Муниципаль-
ное образо-
вание муни- 40 182 268 231 439 397
ципального р-на «Ижем-ский»
Окончание табл. 1
Террито- Годы
риальные единицы 1985 1990 1995 2000 2005 2009
109
197
163 326 267 419
70
110
94
97
57
35
937 287 602 382 227 227
305 442 544 444 437 410
1022 1161 1411 632 458 458
Муниципальное образование муниципального р-на «Княж-погостский»
Муниципальное образование муниципального р-на «Койго-родский»
Муниципальное образование муниципального р-на «Корт-керосский»
Муниципальное образование муниципального р-на «При-лузский»
Муниципальное образование муниципального р-на «Сык-тывдинский»
Муниципальное образование муниципального р-на «Сысольский»
Муниципальное образование муниципального р-на «Троицко-Пе-чорский»
Муниципальное образование муниципального р-на «Удорский»
Муниципальное образование муниципального р-на «Усть-Вымский»
Муниципальное образование муниципального р-на «Усть-Куломский»
Муниципальное образование муниципального р-на «Усть-Цилемский»
Примечание: * - по данным стат. сборников [4, 5].
При анализе динамики общей площади нарушенных земель с 1985 г. обращает внимание отчетливо прослеживающаяся тенденция к снижению последней (табл. 1, рис. 1). Это связано с начавшейся в 1990-х гг. перестройкой экономики страны, сопровождавшейся сокращением промышленной добычи природных ресурсов в северном регионе.
119
75
144 411
381
346
1984 1387 1349 570 468 389
Рис. 1. Динамика общей площади (тыс. га) нарушенных земель в Республике Коми (по данным стат. сборника «Охрана ...» [4] и Гос. докладов ...[6]).
Поскольку до 70-х гг. ХХ в. рекультивацию не проводили, этим, вероятно, можно объяснить чрезвычайно малую площадь рекультивированных земель в 1980 г. (табл. 2). С 1985 г. масштабы рекультивации существенно возрастают, но при этом сильно варьируя в отдельные годы по отношению к площади нарушенных земель. Примечательно, что площадь рекультивированных земель за период 1985-2005 гг. большей частью превышает площадь нарушенных (табл. 2). В Государственных докладах
Таблица 2
Соотношение площадей нарушенных и рекультивированных земель в Республике Коми*
Годы Нарушено земель, га Рекультивировано земель, га
1980 2423 147
581 574 280 120 137 145 1985 3723 3848
1990 2784 3766
1995 1919 1878
1997 1351 2246
198 201 242 188 170 221 1998 1087 1705
1999 2349 1552
2000 414 1306
2004 676 885
2005 875 1543
460 341 364 422 384 384
2006 747 230
2007 2286 842
Примечание: * - по данным Статистических еже-
годников ... [9, 10].
34 109 140 160 139 139 по охране окружающей среды в Республике Коми
за 1998, 1999 гг. [6], статистических сборниках «Охрана ...» [4, 7] отмечены недостатки в системе работ по рекультивации. В частности, указано, что цикл рекультивационных работ в Республике Коми
ограничивается только первым, техническим этапом. «Рекультивация отработанных нарушенных земель сводится к техническому этапу, с последующим естественным лесовосстановлением и возобновлением травянистой растительности» [6]. В.П. Гладковым [8] отмечено, что «. при составлении проектов суть рекультивационных работ не раскрывается, что является недоработкой проектов. В результате на практике чаще всего рекультивация сводится к элементарной планировке участка». Таким образом, реальное увеличение площади рекультивированных земель, по-видимому, было существенно меньше. Варьирование показателей связано как со слабой теоретической разработкой, так и с недостаточно разработанными практическими приемами рекультивации.
Теоретические основы и практические приемы рекультивации закладывались в южных районах страны (в лесостепной, степной зонах, смешанных и широколиственных лесах), характеризующихся развитым земледелием [11 - 13]. Основная задача состояла в том, чтобы за короткий срок возвратить нарушенные земли в дальнейшее сельскохозяйственное использование. Для условий Севера со слабым развитием земледелия, где традиционные приемы хозяйствования (оленеводство, охота, рыбная ловля) связаны с состоянием природных экосистем, главной целью рекультивации становится восстановление природных экосистем на нарушенных территориях.
Попытки использовать на Севере принципы и приемы, разработанные для южных территорий, оказались практически неэффективными в суровых почвенно-климатических условиях. В частности, такой прием, как землевание - нанесение гумусированного слоя на нарушенную поверхность, в условиях Севера неприемлем. Это связано с особым строением почв таежной и тундровой зон, в которых под слоем моховой подстилки малой толщины практически отсутствует минеральный гумусовый слой [14 - 17].
Многолетние комплексные исследования группы сотрудников Института биологии Коми НЦ УрО РАН на Северо-Востоке европейской части России, посвященные разработке теоретических основ природопользования, позволили разработать концепцию ускоренного «природовосстановления» на Крайнем Севере [18 - 21]. Концепция опирается на принцип системности и представление о самовосстановлении экосистемы как сукцессионном процессе. Видовое разнообразие растительного сообщества, изменяясь при любых внешних, в том числе техногенных (антропогенных) воздействиях, является интегральным показателем состояния экосистемы. Основными положениями методологического подхода являются следующие:
- природная экосистема рассматривается как целостное, «эмерджентное» образование, состоящее из взаимосвязанных и взаимообусловленных структур: растительного сообщества, микробно-фаунистичес-кого комплекса, трансформирующего органические растительные остатки, и продуктивного слоя почв;
- главным связующим процессом между компонентами экосистемы является механизм биоло-
гического оборота органического (растительного) вещества и энергии;
- почва является компонентом экосистемы, в котором замыкается биологический оборот органического вещества;
- разрушение любой из структур экосистемы разрушает связующий механизм - биологический оборот, и ведет к распаду экосистемы как единого целого.
Ни один из элементов экосистемы не может функционировать изолированно друг от друга. Как следствие, ни один из элементов экосистемы не может быть восстановлен отдельно друг от друга, т.е. вне системы.
Особенности структурного строения северных экосистем обусловлены суровым климатом в сочетании с наличием многолетнемерзлых пород, следствием этого является сокращение «зоны жизни» и тесное совмещение системных структур (биоты и почвы) в приповерхностном маломощном слое, резко граничащей с холодной практически инертной толщей пород. Такое строение делает систему в целом сильно уязвимой к техногенному воздействию и быстро разрушаемой. Обнажение малопродуктивной минеральной толщи обуславливает чрезвычайно медленное самовосстановление разрушенной биоты, провоцирующее активное развитие ускоренной эрозии.
Целью системы «природовосстановления» является восстановление экосистемы в полном объеме, а не ее отдельных компонентов. Традиционно рекультивацию рассматривают как ускоренный возврат нарушенных земель в хозяйственное использование (преимущественно в сельскохозяйственное), и упор делается на восстановление только одного из компонентов экосистемы - почвы.
Приемы «природовосстановления» должны соответствовать конкретным климатическим условиям и региональному направлению экономики, т.е. традиционному типу хозяйствования в регионе. На основе концепции «природовосстановления» для условий Севера разработана двухэтапная система практических приемов управляемого «природовосстановления» (рис. 2).
Природовосстановление
...............Х^.........
I этап «интенсивный»
(3-5 лет)
Задача - противоэрозионная защита техногенного субстрата, развитие нового почвенного продуктивного слоя, приемы - внесение удобрений, посев многолетних трав, специальные приемы - очистка от нефтезагрязнений, пол-лютантов.
Рис. 2. Схема комплекса приемов природовосстановления.
II этап «ассимиляционный»
(20-25 лет) Ускоренный самовосстано-вительный процесс. Мониторинг состояния растительного сообщества и почвы в целях предотвращения повторного техногенного нарушения.
На первом этапе, «интенсивном», в короткие сроки (3-5 лет) с применением базового приема -посева местных многолетних трав по фону органических и минеральных удобрений - формируется травянистая экосистема и биогенно-аккумулятивный (новый плодородный) слой. При загрязнении нарушенной территории нефтью на этом же этапе используют дополнительные специальные биологические приемы (применяют микробиологические препараты, биосорбенты). Этап занимает 3-5 лет, основным критерием его завершения является формирование травяного сообщества с общим проективным покрытием растений не менее 70%.
На втором этапе, «ассимиляционном», агрорежим снимается, и в процессе самовосстанови-тельной сукцессии сформированное на первом этапе травянистое сообщество постепенно замещается лесной или тундровой экосистемой. Ускорение развития зональной экосистемы определяет формирование нового продуктивного слоя на первом этапе.
В рамках проверки данной концепции проведены долговременные опыты по восстановлению экосистем в подзоне крайнесеверной тайги [22] и тундре [23], подтвердившие эффективность разработанной практической системы «природовосстановления».
Предложенная концепция «природовосстановления» расширяет традиционное представление о рекультивации, рассматривается как необходимая, конструктивная часть системы охраны природы. Она имеет принципиальное значение и при некоторой корректировке может быть использована в разных природных зонах.
Концепция вписывается в представление об обязательности сохранения ненарушенных природных экосистем в объеме, необходимом для поддержания биосферного равновесия на Земле. Так, К.С. Лосев [24] подчеркивает, что на Земле можно лишь на какой-то части заменить естественные экосистемы на искусственные (аграрные и техногенные) без подрыва механизма биотической регуляции и, следовательно, появления глобальных нарушений окружающей среды и угрозы развития глобального экологического кризиса. Эту предельную территорию под искусственными экосистемами он называет несущей экологической (хозяйственной) емкостью биосферы [25]. В настоящее время многие недооценивают важность сохранения естественных экосистем как гаранта стабильности среды биосферы. Переход цивилизации за пределы несущей экологической емкости биосферы проявился в изменении природной среды, последствиями которой стали изменение климата, прогрессирующее загрязнение окружающей среды, нарушение здоровья людей, обеднение почв и т.д. [24]. В связи с этим глубокий смысл получает концепция «природовосстановления» нарушенных человеком территорий, состоящая в восстановлении на них именно природных экосистем, выполняющих крайне важные биосферные функции. Равновесие в системе природопользования поддерживается «при-
родовосстановлением», адекватным масштабам разрушения. При отсутствии адекватности в системе «человек-природа» создаются кризисные экологические ситуации, разрешение которых связано с изменением отношения человека к Природе. Необходима большая ответственность за сохранение среды своего обитания и всего живого мира в его разнообразии, понимание в общем простой мысли -взятое из Природы должно быть восполнено дополнительными затратами труда и финансов. Это есть теснейшая связь экологии и экономики.
Литература
1. Республика Коми: Энциклопедия. Т.1. Сыктывкар: Коми книжное изд-во, 1997. 472 с.
2. История Коми с древнейших времен до конца ХХ века. Т. 2. Сыктывкар: Коми книжное изд-во, 2004. 704 с.
3. Спирягин В.И. Социально-экономическая эффективность природоохранных мероприятий в Коми АССР //Эколого-экономические аспекты природопользования на европейском северо-востоке СССР. Сыктывкар, 1990. С. 25-34. (Труды Коми научного центра УрО АН СССР; №111).
4. Охрана окружающей среды в Коми АССР. Статистический сборник / Госкомстат РСФСР Коми Республиканское управление статистики. Сыктывкар, 1991. 180 с.
5. Природопользование и охрана окружающей среды в Республике Коми. Статистический сборник / Комистат. Сыктывкар. 2010. 186 с.
6. Государственные доклады о состоянии окружающей природной среды Республики Коми за 1992 - 2010 гг. Сыктывкар.
7. Охрана окружающей среды Республики Коми в 1995 г. Статистический сборник / Госкомстат РК. Сыктывкар,1996. 76 с.
8. Гладков В.П. Проектирование и охрана окружающей среды в районах проведения буровых разведочных работ // Охрана окружающей среды при разведке, добыче и транспортировке углеводородного сырья. Сыктывкар, 1989. С. 6-17. (Труды Коми НЦ УрО АН СССР; №104).
9. Статистический ежегодник Республики Коми. Статистический сборник / Госкомстат РФ, Комитет государственной статистики РК. Сыктывкар, 2003. 360с.
10. Статистический ежегодник Республики Коми. Статистический сборник / Федеральная служба государственной статистики. Территориальный орган федеральной службы государственной статистики по Республике Коми. Сыктывкар, 2008. 452 с.
11. О рекультивации земель в степи Украины / Н.Е.Бекаревич, Н.Д.Горобец, А.А.Колбасин, Н.Т.Масюк, Н.И.Пистунов, Л.П.Сидорович, И.Х.Узбек. Днепропетровск: Промінь, 1971. 217 с.
12. Данько В.Н. Лесные рекультивации на отвалах открытых горно-промышленных разработок Украины // Лесоводство и агролесомелиорация. 1969. №18. С. 7-11.
13. Моторина Л.В., Овчинников ВА. Промышленность и рекультивация земель. М.: Мысль, 1975. 240 с.
14. Забоева И.В. Почвы и земельные ресурсы Коми АССР. Сыктывкар: Коми книжное изд-во, 1975. 344 с.
15. Арчегова И.Б. Гумусообразование на севере Европейской территории СССР. Л.: Наука, 1985. 136 с.
16. Арчегова И.Б. О характере процессов почвообразования в некоторых ландшафтах Вор-кутинской тундры: Материалы по почвам Коми АССР. Сыктывкар, 1972. С. 38-46.
17. Арчегова И.Б. Гумусовый профиль и некоторые свойства типичных подзолистых почв Северо-Востока европейской части СССР: Материалы по почвам Коми АССР. Сыктывкар, 1974. С. 43-50.
18. Биологическая рекультивация на Севере (вопросы теории и практики) / Под ред. И.Б.Ар-чеговой. Сыктывкар, 1992. 104 с.
19. Арчегова И.Б. Эффективная система природовосстановления - основа перспективного природопользования на Крайнем Севере. Сыктывкар, 1998. 12 с. (Научные доклады / Коми НЦ УрО РАН; Вып. 412).
20. Экологические основы восстановления экосистем на Севере / Институт биологии Коми НЦ УрО РАН; отв. ред. И.А. Арчегова. Екатеринбург: УрО РАН, 2006. 72 с.
21. Экологические принципы природопользования и природовосстановления на Севере / Коллектив авторов. Сыктывкар, 2009. 176 с.
22. Лиханова ИА., Арчегова И.Б., Хабибулли-на Ф.М. Восстановление лесных экосистем на антропогенно нарушенных территориях подзоны крайнесеверной тайги европейского Северо-Востока России. Екатеринбург: УрО РАН, 2006. 103 с.
23. Панюков А.Н., Котелина Н.С., Арчегова И.Б., Хабибуллина Ф.М. Биологическое разнообразие и продуктивность антропогенных экосистем Крайнего Севера. Екатеринбург, 2005. 120 с.
24. Лосев К.С. Мифы и заблуждения в экологии. М.: Научный мир, 2010. 224 с.
25. Биотическая регуляция окружающей среды / В.В.Горшков, В.Г.Горшков, В.И.Данилов-Да-нильян, К.С.Лосев, А.М.Макарьева // Экология. 1999. №2. С. 104-118.
Статья поступила в редакцию 28.09.2011.
