CC BY
70
СОХРАНЕНИЕ МАНГРОВЫХ ЛЕСОВ В УСЛОВИЯХ ИНТЕНСИВНОГО РАЗВИТИЯ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОЙ СИСТЕМЫ В БАССЕЙНЕ РЕКИ ДОНГНАЙ
Чинь Ле Конг1, М.А. Некрасова1, М.В. Болгов2
'Экологический факультет Российский университет дружбы народов Подольское шоссе, 8/5, Москва, Россия, 113093 2Лаборатория динамики моря и баланса Каспия Институт водных проблем РАН ул. Губкина, 3, Москва, Россия, 119333
Устойчивость экосистем мангровых лесов к воздействию природных и антропогенных факторов окружающей среды в основном определяется рядом приспособлений у древесных растений, а также их способностью доминировать в формировании биогенных мангровых берегов. В статье показано, как на устойчивость мангровых лесов влияет потепление климата и изменение водного баланса морской и пресной воды в результате развития водохозяйственной системы в бассейне р. Донгнай.
Ключевые слова: биоразнообразие, мангровая экосистема, водохозяйственная система, водопотребление, бассейн реки, биосферный заповедник, Вьетнам.
Устойчивость экосистем мангровых лесов к воздействию природных и антропогенных факторов окружающей среды в основном определяется рядом приспособлений у древесных растений, биоразноообразием и фитоценозом мангровых зарослей, а также их способностью доминировать в формировании биогенных мангровых берегов на образовавшихся в результате геологической деятельности моря (волны, приливы, сгоны, нагоны) отмелых песчано-илистых берегах. Однако рост водопользования и водопотребления, сопровождающиеся снижением доступа к пресной воде и изменением гидрологических режимов, могут погубить существующие экосистемы мангровых лесов [4; 5].
Начиная с 1980—1990-х гг. Никенсон, Тибодеау, Макки и Фаулкнер в ряде работ показали, что выживание и развитие мангровых лесов связаны с глубиной, продолжительностью, частотой приливов и гидрологическим режимом в водно-болотных угодьях мангровых лесов [7; 8].
Во Вьетнаме важнейшей проблемой современного водопользования в бассейне р. Донгнай является нерациональное и неэффективное использование водных ресурсов в отраслях с высоким удельным расходом воды: в промышленности, агропромышленном комплексе и жилищно-коммунальном хозяйстве [15; 16]. Научные работы Ф.Н. Хонг, Ле Лой и др. показали, что важнейшую функцию в мангровых экосистемах выполняет гидрологический режим. Несмотря на ведущую роль гидрологического режима, влияние этого фактора на устойчивость мангровых экосистем изучено недостаточно. Особую роль в сохранении экоситемы мангровых лесов играют мероприятия по предотвращению сокращения поверхностного стока [6].
Природно-климатическая характеристика административного района Канзио и мангрового биосферного заповедника «Канзио». Из-за большой протяженности береговой линии, превышающей 3260 км, и двух крупных речных дельт в сочетании с тропическим климатом во Вьетнаме сформировались природно-климатические условия, необходимые для распространения мангровых экосистем. В 2005 г. было зарегистрировано 156 500 га мангровых лесов [4; 10]. Более 60% мангровых лесов Вьетнама расположены в дельте рек Донгнай и Меконг (в провинциях Шок Чанг, Баклиеу, Камау и Киензианг), 20% расположены в юго-восточном регионе (Канзио) и еще около 20% — на северном побережье и в дельте Красной реки [4; 10]. Мангровые леса занимают более 40% округа Канзио, в то время как реки и водные акватории, суша, океан и переходные зоны занимают около 30% площади [18].
Биосферный заповедник «Канзио» — это водно-болотные угодья, расположенные в районе Канзио. Простираясь от 10° 22' до 10° 40' северной широты и от 106° 46' до 107° 01' восточной долготы ООПТ «Канзио» полностью расположен в пределах района Канзио г. Хошимин (рис. 1). Это один из 18 районов города Хошимин и занимает площадь в 73 361 га. Он граничит с районом Нха Бена на севере и с Южно-Китайским морем на юге [8; 12; 14].
Рис. 1. Географическое положение ООПТ «Канзио» на карте Вьетнама
Как видно из рис. 1, ООПТ «Канзио» расположен в устьевом комплексе на приливно-отливной отмели, где реки Вамко, Сайгон и Донгнай впадают в Южно-Китайское море. Рельеф территории — низменный, а гидрологический режим очень динамичный благодаря полусуточному приливному режиму. В зависимости от времени года и близости к морю амплитуда приливов изменяется в диапазоне от 2 до 4 м [16; 17]. Климат ООПТ «Канзио» типичен для муссонной тропической
зоны с двумя отличающимися сезонами. Среднегодовая температура составляет 25,8 °С. Температура высокая и стабильная в течение года, но количество осадков и влажность воздуха различаются в сухом и дождливом сезоне. Сухой сезон начинается в ноябре и длится до конца мая. Дождливый сезон длится с конца мая до конца октября. Среднегодовое количество осадков Канзио колеблется от 1300 до 1400 мм с наиболее высоким среднемесячным количеством осадков в сентябре около 300—400 мм. Влажность воздуха во время сезона дождей колеблется от 79 до 83%, а в сухой сезон влажность воздуха в дневное время, как правило, не превышает 60%. Средняя годовая относительная влажность воздуха составляет 80%. В марте и апреле испарение очень высокое (7—8 мм в сутки), а в сезон дождей снижается до 2,5—5,0 мм в сутки. Засоление почв меняется в зависимости от сезона и колеблется от 0,5% в сезон дождей и до 2% в сухой сезон. Среднемесячное засоление почв 1,8% [10; 11].
Мангровые леса ООПТ «Канзио» считаются одними из самых продуктивных мангровых лесов Юго-Восточной Азии. ООПТ «Канзио» является крупнейшим по площади восстановленным лесом во Вьетнаме с красивым природным ландшафтом и разнообразной флорой и фауной, ареал мангровых лесов биосферного заповедника «Канзио» обладает очень высоким уровнем биоразнообразия с более чем 200 видами фауны и 52 видами флоры [12—14]. Территория заповедника разделена на центральную, буферную и переходную функциональные зоны.
В 2000 г. ООПТ «Канзио» была объявлена Международным биосферным заповедником ЮНЕСКО (решение международного Координационного совета программы «Человек и биосфера»), что предъявляет новые серьзные требования к сохранению его экосистемы.
Методика оценки воздействия водохозяйственной системы бассейна р. Донгнай на экосистему ООПТ «Канзио». Изучение влияния водохозяйственной системы р. Донгнай на устойчивость мангровой экосистемы ООПТ «Канзио» состояло из 4 основных стадий. На 1-й стадии исследования проводился сбор и анализ научных исследований, на 2-й стадии — изучение природно-климатических, гидрологических, экологических и социоэкономических условий ООПТ «Канзио» и бассейна р. Донгнай, на 3-й стадии — моделирование и прогнозирование гидрологического режима и развития водохозяйственной системы в ПК WEAP, расчет экологической техноемкости и рекреационной нагрузки на территорию. На 4-й стадии исследования проводились анализ результатов моделирования и прогнозирования, разработка системы экологического мониторинга по ключевым показателям, рекомендаций по сохранению мангровых экосистем при соблюдении допустимого уровня водопользования и устойчивому развитию территорий на основе принципов голубой экономики.
Моделирование и прогнозирование в ПК WEAP позволяет оценивать и планировать потребление водных ресурсов. В ПК WEAP используется интегрированный подход к планированию и управлению водными ресурсами. WEAP разработан в Stockholm Environment Institute's U.S. Center.
Расчет экологической техноемкости территории (ЭТТ) проводился по стандартной методике и основывался на определении колебаний и отклонений характеристического состава окружающей среды в бассейне р. Донгнай и ООПТ «Кан-
зио» от естественного уровня под воздействием интенсивного развития водохозяйственной системы. Методика позволяет определить превышение предела устойчивости природного комплекса территории [1—3]. ЭТТ вычисляли по формуле [1—3]
Нт = X Эг • д. • А, (I = 1, 2, 3),
где Нт — экологическая техноемкость территория, выраженная в единицах массовой техногенной нагрузки (усл. т/год); Э. — экологическая емкость 1-й среды (т/год); Х1 — коэффициент вариации для естественных колебаний содержания основной субстанции в среде; А. — коэффициент перевода массы в условные тонны (коэффициент относительной опасности примесей).
Для определения превышения предельно допустимой техногенной нагрузки или ЭТТ была рассчитана фактическая техногенная нагрузка.
Результаты исследований водопотребления в бассейне р. Донгнай. Основным водотоком, режим которого определяет гидрологические условия функционирования экосистемы мангрового леса ООПТ «Канзио», является р. Донгнай. Бассейн р. Донгнай играет важную роль в народном хозяйстве и экономике Вьетнама, он является наиболее экономически развитой территорией центральной части юга Вьетнама, с высокой плотностью населения, развитым сельским хозяйством и высокой концентрацией промышленных предприятий. В бассейне р. Донгнай в 2000-е гг. проживало 14 млн человек, этот регион занимает 2-е место во Вьетнаме по плотности населения. Около 10% площади бассейна реки Донгнай занимает ООПТ «Канзио». В бассейне площадь орошаемых земель составляет 970 316 га, и 4500 га занято промышленностью. В бассейне р. Донгнай расположены важнейшие производители сельскохозяйственной продукций и предприятия по его переработке [15—18]. Общее потребление и прогнозируемое водопотребление в бассейне р. Донгнай неуклонно возрастает главным образом в связи развитием сельского хозяйства и промышленности (табл. 1).
Таблица 1
Ретроспективный анализ и прогноз потребления воды в бассейне р. Донгнай в период с 2000 по 2020 гг.
Годы Общее Сельское Промы шленность, Коммунальное
водопотребление, хозяйство, 63 10 м хозяйство,
.„6 3 10 м 63 10 м 63 10 м
2000 6 031 5 189 128 714
2010 8 008 6 535 408 1 065
2020 9 568 7 023 1 037 1 508
Как видно из таблицы, на протяжении 20 лет общее водопользование в бассейне р. Донгнай возрастет на 55 %. На протяжении 2000—2020 гг. водопотребле-ние в промышленности возрастет почти в 10 раз, а водопотребление для хозяйственно-бытовых целей — более чем в 2 раза.
Рост водопотребления в бассейне р. Донгнай до 2020 гг. связан с развитием сельского хозяйства, которое является самым значительным потребителем речного стока. Рост водопотребления также связан с существенным увеличением потребле-
ния воды в комунальном хозяйстве населеных пунктов, из-за общего роста городского населения, повышения комфортабельности жилья, качества жизни и т.д.
Проведенные экосистемные исследования показали, что биомасса мангровых лесов ООПТ «Канзио» в сотни раз превышает биомассу экосистем в бассейне р. Донгнай, однако в десятки раз меньше среднего значения биомассы тропических лесов, что вероятно, связано с мероприятиями по лесовосстановлению. Первичная продуктивность мангровых лесов в среднем в 3 раза выше, чем у экосистем в бассейне р. Донгнай (табл. 2). Полученные результаты подтверждаются данными исследований, проведенных В.Н. Нам в 2000—2004 гг. [13].
Таблица 2
Биомасса и первичная продуктивность экосистемы мангровых лесов ООПТ «Канзио»
Регион Зона Биомасса, Первичная
т/га продуктивность,
т/га
р. Донгнай — 16 8
ООПТ «Канзио» Центраная зона 137 24,89
Буферная зона 128 23,37
Переходная зона 110 21,77
Под экологической техноемкостью бассейна р. Донгнай и ООПТ «Канзио» мы понимаем интегральную характеристику, соответствующую максимальной техногенной нагрузке от рекреационного использования, коммунального хозяйства, промышленных и сельскохозяйственных предприятий, которую могут выдержать и переносить в течение длительного времени мангровые экосистемы ООПТ «Кан-зио» и экологические системы в бассейне р. Донгнай без нарушения их структуры, функций и устойчивости.
Результаты расчетов ЭТТ бассейна р. Донгнай и ООПТ «Канзио» по функциональным зонам представлены в табл. 3.
Таблица 3
Экологическая техноемкость бассейна р. Донгнай и ООПТ «Канзио»
Показатели Бассейн реки Донгнай ООПТ «Канзио»
центраная зона буферная зона переходная зона
Фактическая техногенная нагрузка, усл. т/год 12 078 268 14 628 60 128 96 258
Исходные данные для расчета ЭТТ
Площадь территории в, км2 48 000 47,21 373,39 293,10
Слой загрязнения воздуха Л, км 0,05 0,03 0,03 0,03
Средняя скорость ветра V, м/с 2,3 2,85 2,85 2,85
Годовое количество осадков Ш, мм 2 070 1350 1 350 1 350
Расход воды в водотоках f, м3/с 1 067 98,3 98,3 98,3
3 Объем поверхностных вод км 33,82 0,8 0,8 0,8
2 Плотность биомассы С3, т/км 3 800 5 731 5 050 4 870
ЭТТ, усл. т/год 17 589 780 48 417 69 188 88 487
Превышение ЭТТ 0,68 0,3 0,86 1,1
Из таблицы видно, что фактическая техногенная нагрузка в переходной зоне ООПТ «Канзио» превышает максимально допустимую нагрузку почти в 1,1 раза, т.е. достигнут предел устойчивости природного комплекса территории. Данный факт свидетельствует об экологическом неблагополучии мангровых лесов в переходной зоне ООПТ «Канзио», подвергающейся интенсивной рекреационной нагрузке и хозяйственному воздействию, и ввиду этого требующей особого внимания к устойчивости мангровой экосистемы и уровню экологической безопасности территории. Кроме того, результаты расчета ЭТТ показали, что экологическое равновесие между природными и техногенными факторами в бассейне р. Донгнай и экосистеме мангровых лесов в центральной зоне ООПТ «Канзио» еще не нарушено, а в буферной — находится в критическом состоянии.
Проведенные исследования позволяют предположить, что основной вред наряду с рекреационной нагрузкой мангровым экосистемам наносит изменение водного баланса речных и морских вод, сопровождающееся резким ростом водопо-требления и потеплением климата и, как следствие, подъемом уровня моря и изменением солености, так как известно, что характерное для морских вод постоянство соотношения ионов нарушается при солености ниже 5—8%о и выше 42—45%о и действует как осмотический и рапический фактор одновременно, что приводит к акклимации и изменению ареалов распространению видов и, как следствие, изменению устойчивости мангровых экосистем. Отмеченное нами зональное распространение мангровых лесов в крест простирания береговой линии в ООПТ «Кан-зио» указывает на генотипические адаптации, что подтверждается многолетними
исследованиями Никенсона, Тибодеау, Макки и Фаулкнера и др. [7; 8].
***
Экономика в бассейне реки Дангнай развивается, водопотребление в ходе развития промышленности, коммунального и сельского хозяйства, возрастает, что приводит к увеличению экологической нагрузки на водно-болотные мангровые лесные экосистемы ООПТ «Канзио». Дальнейший рост водопотребления приведет к существенному ухудшению состояния экологических систем особо охраняемых природных територий в бассейне реки Донгнай, в частности ООПТ «Канзо». Эффект, который мы ожидаем от такого рода развития водопотребления, обусловлен сокращением речного стока и увеличением солености в зоне распространения мангровых лесов.
Анализ, прогноз гидрологического режима и оптимизация водопотребления являются основой для формирования устойчивого водопользования и повышения эффективности использования водных ресурсов в народном хозяйстве. Для обеспечения экологической безопасности, сохранения природных гидрологических условий и устойчивости мангровой экосистемы ООПТ «Канзио» было проведено моделирование гидрологического режима, прогнозирование водопотребления и сделан прогноз допустимого водопотребления в бассейне р. Донгнай (Вьетнам) на период 2020 г. В соответствии с проведенными нами прогнозными расчетами соблюдение допустимого уровня водопотребления обеспечит устойчивость экологических систем бассейна р. Донгнай и мангровых лесов ООПТ «Канзио».
ЛИТЕРАТУРА
[1] Акимова Т.А., Кузьмин А.П., Хаскин В.В. Экология. Природа — Человек — Техника. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001.
[2] Белик И.С., Никулина Н.Л. Методические подходы к оценке экологической безопасности региона // Вестник УГТУ-УПИ. — 2006. — № 1 (72). — С. 100—106.
[3] Гирусов Э.В., Лопатина В.Н. Экология природопользования: Учебник для вузов. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, Единство, 2003.
[4] Effect of hydrology on mangrove ecosystems: effect of hydrology on the structure and function of mangrove ecosystems in the Can Gio mangrove biosphere reserve, Vietnam. Loi Le. VDM Verlag Dr. Müller, 2010.
[5] van Loon A.F., Dijksma R., van Mensvoort M.E.F. Hydrological classification in mangrove areas: A case study in Can Gio, Vietnam: Aquatic Botany, 2007.
[6] Koch M.S., Mendelssohn I.A., McKee K.L. Mechanism for the hydrogen sulfide-induced growth limitation in wetland macrophytes. Limnol. Ocean 35 (2), 1990 с. 399—408.
[7] McKee K.L., Mendelssohn I.A., Hester M. W. Reexamination of porewater sulfide concentrations and redox potentials near the aerial roots of Rhizophora mangle and Avicennia germinans. Am. J. Bot. 75 (9), 1988. С. 1352—1359.
[8] Nickerson N.H., Thibodeau F.R. Associations between pore water sulfide concentrations and the distribution of mangroves. Biogeochemistry 1, 1985. С. 183—192.
[9] Viên Ngoc Nam Nghiên cùu da dang sinh hoc vê thuc vât à trong phân khu bào vê nghiêm ngat cùa khu bào ton thiên nhiên rùng ngâp man Cân Già TP. HCM: Truàng Bai hoc Nông lâm TP. Ho Chi Minh. 2008.
[10] Cac tài liêu cùa Phân Viên Quy hoach và Thiêt kê Nông nghiêp, Phân Viên Biêu tra Quy hoach Rùng Nam bô.
[11] Bài KT-TV khu vuc Nam Bô, tài liêu khi tuçng-thùy vän dên 2006.
[12] Viên Ngoc Nam Nghiên cùu sinh khôi Dà quanh (Ceriops zippeliana Blume) và Coc träng (Lum-nitzera racemosa Willd) tai Khu Du trù sinh quyên rùng ngâp man Cân Già, 2007.
[13] Viên Ngoc Nam Nghiên cùu sinh khôi và nang suât sa câp quân thê mäm träng (Avicennia alba BL) tu nhiên tai Cân Già, thành phô Ho Chi Minh, 2004.
[14] Viên Ngoc Nam Nghiên cùu sinh khôi và nang suât sa câp rùng mâm träng tu nhiên tai tiêu khu 17, huyên Cân già Tp. Ho Chi Minh. 1999.
[15] Nguyên Trong Sinh: Cân bang và bào vê su dung hiêu quà nguon Nuâc quôc gia — Bao cao khoa hoc dê tài câp Nhà Nuâc 1996.
[16] Phân viên KSQHTL Nam Bô: Quy hoach phat triên nguon Nuâc sông Bong Nai và vùng phu cân 1996.
[17] Phân Viên Quy hoach Thùy loi Nam Bô: Quy hoach tiêu thoat nuâc TP. Ho Chi Minh, 1997— 2000.
[18] Viên Quy hoach Thùy loi miên Nam, cac bao cao quy hoach thùy loi liên quan dên LVSBN&VPC, tù 1990—2006.
LITERATURA
[1] Akimova T.A., Kuz'min A.P., Haskin V.V. Jekologija. Priroda — Chelovek — Tehnika. — M.: JuNITI-DANA, 2001.
[2] Belik I.S., Nikulina N.L. Metodicheskie podhody k ocenke jekologicheskoj bezopasnosti re-giona // Vestnik UGTU-UPI. — 2006. — № 1 (72). — S. 100—106.
[3] Girusov Je.V., Lopatina V.N. Jekologija prirodopol'zovanija: Uchebnik dlja vuzov. — M.: JuNITI-DANA, Edinstvo, 2003.
[4] Effect of hydrology on mangrove ecosystems: effect of hydrology on the structure and function of mangrove ecosystems in the Can Gio mangrove biosphere reserve, Vietnam. Loi Le. VDM Verlag Dr. Müller, 2010.
[5] van Loon A.F., Dijksma R., van Mensvoort M.E.F. Hydrological classification in mangrove areas: A case study in Can Gio, Vietnam: Aquatic Botany, 2007.
[6] Koch M.S., Mendelssohn I.A., McKee K.L. Mechanism for the hydrogen sulfide-induced growth limitation in wetland macrophytes. Limnol. Ocean 35 (2), 1990 s. 399—408.
[7] McKee K.L., Mendelssohn I.A., Hester M.W. Reexamination of porewater sulfide concentrations and redox potentials near the aerial roots of Rhizophora mangle and Avicennia germinans. Am. J. Bot. 75 (9), 1988. S. 1352—1359.
[8] Nickerson N.H., Thibodeau F.R. Associations between pore water sulfide concentrations and the distribution of mangroves. Biogeochemistry 1, 1985. S. 183—192.
[9] Viên Ngoc Nam Nghiên cùu da dang sinh hoc vê thuc vât à trong phân khu bào vê nghiêm ngat cùa khu bào ton thiên nhiên rùng ngâp man Cân Già TP. HCM: Truàng Bai hoc Nông lâm TP. Ho Chi Minh. 2008.
[10] Cac tài liêu cùa Phân Viên Quy hoach và Thiêt kê Nông nghiêp, Phân Viên Biêu tra Quy hoach Rùng Nam bô.
[11] Bài KT-TV khu vuc Nam Bô, tài liêu khi tuong-thùy vân dên 2006.
[12] Viên Ngoc Nam Nghiên cùu sinh khôi Dà quanh (Ceriops zippeliana Blume) và Coc trâng (Lumnitzera racemosa Willd) tai Khu Du trù sinh quyên rùng ngâp man Cân Già, 2007.
[13] Viên Ngoc Nam Nghiên cùu sinh khôi và nâng suât sa câp quân thê mâm trâng (Avicennia alba BL) tu nhiên tai Cân Già, thành phô Ho Chi Minh, 2004
[14] Viên Ngoc Nam Nghiên cùu sinh khôi và nâng suât sa câp rùng mâm trâng tu nhiên tai tiêu khu 17, huyên Cân già Tp. Ho Chi Minh. 1999.
[15] Nguyên Trong Sinh: Cân bâng và bào vê sù dung hiêu quà nguôn Nuâc quôc gia — Bao cao khoa hoc dê tài câp Nhà Nuâc 1996.
[16] Phân viên KSQHTL Nam Bô: Quy hoach phat triên nguôn Nuâc sông Bông Nai và vùng phu cân 1996.
[17] Phân Viên Quy hoach Thùy loi Nam Bô: Quy hoach tiêu thoat nuâc TP. Hô Chi Minh, 1997— 2000.
[18] Viên Quy hoach Thùy loi miên Nam, cac bao cao quy hoach thùy loi liên quan dên LVSBN& VPC, tù 1990—2006.
PRESERVATION OF MANGROVE FORESTS IN CONDITIONS OF INTENSIVE DEVELOPMENT OF THE DONG NAI RIVER WATERWORKS SYSTEM
Chinh Le Cong1, M.A. Nekrasova1, M.V. Bolgov2
'Ecological Department Peoples' Friendship University of Russia Podolskoe shosse, 8/5, Moscow, Russia, 113093 Laboratory of sea dynamics and Kaspian sea balance Institute of water problems of RAS Gubkin str., 3, Moscow, Russia, 119333
The mangrove ecosystems' tolerance to the impact of the natural and anthropogenic environmental factors is defined mostly by a number of tree plants' adjustments, and also by their ability to dominate the process of forming biogenous mangrove coastlines. The article reveals how the climate warming and the sea and fresh water balance change as a result of waterworks system development in the Dong Nai river basin impacts the stability of mangrove forests.
Key words: biodiversity, mangrove ecosystem, waterworks system, water consumption, river basin, reserve, Vietnam.
