CC BY
74УДК 581.522.5:581.526.33 (1-751.1) (470.314)
Антипин В.К.
Антипин Владимир Константинович, к. б. н., с. н. с. лаборатории болотных экосистем Института биологии Карельского НЦ РАН. 185610, Петрозаводск, ул. Пушкинская, 11.
Бойчук М.А.
Бойчук Маргарита Арсеньевна, к. б. н., с. н. с. лаборатории болотных экосистем Института биологии Карельского НЦ РАН. 185610, Петрозаводск, ул. Пушкинская, 11.
Грабовик С.И.
Грабовик Светлана Ивановна, к. б. н., с. н. с. лаборатории болотных экосистем Института биологии Карельского НЦ РАН. 185610, Петрозаводск, ул. Пушкинская, 11.
Стойкина Н.В.
Стойкина Наталья Васильевна, главный биолог лаборатории болотных экосистем Института биологии Карельского НЦ РАН. 185610, Петрозаводск, ул. Пушкинская, 11.
СОВРЕМЕННАЯ СТРУКТУРА И ВОССТАНОВЛЕНИЕ БОЛОТНОЙ БИОТЫ НАЦИОНАЛЬНОГО ПАРКА «МЕЩЕРА», ВЛАДИМИРСКАЯ ОБЛАСТЬ
Аннотация. Современная структура болотной биоты парка показана на обзорной электронной карте, составленной на основе ГИС-технологий с использованием данных наземных исследований и материалов дешифрирования растительности на космическом снимке Landsat 7. Были показаны естественные и нарушенные болота. Растительный покров выработанных торфяников подразделен на 6 типов эколого-растительных комплексов: болотный, лесо-болотный, гигрофильно-топяной, озерный и прибрежно-водный, лесной, постпирогенный. На основе ГИС-технологий составлена карта их распространения. Процесс естественного восстановления болотной растительности в парке незначителен.
Ключевые слова: болото, болотная биота, структура болотной биоты, нарушенные торфяники, восстановление болотной растительности, эколого-расти-тельные комплексы, ГИС-технологии, электронное картирование болот.
Antipin V.H.
Antipin Vladimir K. Ph.D., Senior Scientist laboratory wetland ecosystems Institute of Biology, Karelian Research Centre RAS. 185610, Petrozavodsk, Pushkinskaya, 11.
Boychuk M^.
Boychuk Margarita A. PhD, Senior Scientist laboratory wetland ecosystems Institute of Biology, Karelian Research Centre RAS. 185610, Petrozavodsk, Pushkinskaya, 11.
Grabovik S.I.
Grabovik Svetlana I. PhD, Senior Scientist laboratory wetland ecosystems Institute of Biology, Karelian Research Centre RAS. 185610, Petrozavodsk, Pushkinskaya, 11.
Stoikina N.V.
Stoykina Natalya V., chief biologist laboratory wetland ecosystems of the Institute of Biology, Karelian Research Centre RAS. 185610, Petrozavodsk, Pushkinskaya 11.
MODERN STRUCTURE AND RESTORE BIOTA MIRES OF THE MESCHERA NATIONAL PARK, VLADIMIR REGION
Abstract. Modern structure of the biota mires of Me-schera National Park is shown in the overview e map drawn on the basis of GIS technology using ground based studies and decryption of vegetation on Landsat 7 satellite image. Were shown places of natural and disturbed mires. Vegetation of disturbed mires is divided into 6 types of ecology-plant complexes such as mire, mire forest, mire-moisture-loving, lake and coastal water, and post-fire forest complexes. Made the mapping of the locations of these complexes on the basis of GIS technology. Natural recovery of mire vegetation in the park is not significant.
Keywords: mire, mire biota, structure mire biota, peat-lands, restoration of mire vegetation, ecological vegetation complexes, GIS technology, electronic mapping mire.
В
ведение
Национальный парк (НП) «Мещера» образован в 1992 году с целью сохранения эталонного природного комплекса Мещерской низменности. Он расположен в юго-восточной части Владимирской области на территории Гусь-Хрустального района. Общая площадь ПН «Мещера» составляет 118, 9 тыс. га, из них 86,3 тыс. га (72,6%) занимают лесные земли гослесфонда.
Естественные болота и освоенные человеком торфяники - важнейшие компоненты ландшафтов парка. Здесь активно решаются управленческие задачи хозяйственного и научного характера, направленные на сохранение и восстановление болотной среды. Были определены следующие направления работ. Первое - это изучение современной структуры болотной биоты1 парка и, второе - прогнозная оценка естественного восстановления болотной растительности на выработанных торфяниках. Исследования были впервые проведены в 2003 г [1-5]. В настоящей работе приводятся основные результаты этих работ.
Первые торфопредприятия на нынешней территории парка появились в 20-30-е годы прошлого столетия. В то время добывали кусковой торф при помощи багерно-элеваторных машин. В 50-е годы были построены новые, более мощные по производительности и более технологичные торфопредприятия по добыче фрезерного торфа. Планомерная добыча торфа в больших объемах была завершена здесь в 1985-1990 гг. Выработанные торфяники покрывались растительностью, которая неоднократно уничтожалась пожарами. Так, в 2003 году мы изучали в парке последствия катастрофического по масштабам пожара 2002 года на торфяниках Тасиновский Бор, Бакшеевский, Гаринский, Мезиновский. Они представляли собой значительные по площади поверхности золы и горелого торфа. Судя по сохранившимся остаткам, выгорала преимущественно березово-травяная растительность фрезерных полей, участков скла-
1 Болотная биота понимается нами как общая совокупность разнообразия естественных, нарушенных и восстанавливаемых болотных, лесоболотных и лугово-болотных биотопов и экото-пов парка.
дирования торфа, размещения техники и др. В меньшей мере пострадали обводненные торфяные карьеры с восстановленной болотной растительностью. Но уже в 2004 году мы наблюдали активный естественный процесс восстановления растительного покрова торфяников. Интенсивность этого процесса была наиболее активна на их окраинах - в узких буферных зонах с лесными экосистемами. Быстро восстановился растительный покров на обводненных фрезерных полях и участках торфяников вдоль обводненных осушительных каналов. Следует подчеркнуть, что после выработки торфяных залежей болота не могут быть быстро восстановлены в первоначальном виде, а их стимулируемая регенерация торфа происходит в течение столетий и потребует больших материальных затрат [6].
Динамика растительного покрова естественных болот идет в течение длительного периода времени, который может насчитывать несколько тысячелетий [7]. Кратковременные и нерезкие колебания погодных условий, водного режима и минерального питания вызывают флюктуации - обратимые изменения естественной динамики растительного покрова болот [8].
В то же время растительность нарушенных торфяников способна довольно быстро восстанавливаться. Это зависит от способов и продолжительности добычи торфа, и, главное, от мероприятий по оптимизации экологических условий, необходимых для восстановления болотной растительности [9-15]. Восстановлением выработанных торфяников занимаются во многих странах мира - это Россия, Белоруссия, Украина, Финляндия, Германия, Нидерланды, Великобритания, Канада, Китай и др.
Результаты научных исследований отечественных и зарубежных ученых, посвященных решению теоретических и практических задач по восстановлению нарушенной болотной биоты, приводятся в многочисленных публикациях. Их анализ и список основных работ приведены В.А. Смагиным [17], В.В. Пановым [15, 18], Н.Н. Бамбаловым и В.А. Раковичем [19].
Современная структура болотной биоты парка показана нами на обзорной электронной карте (рис. 1). Она составлена на основе ГИС-технологий, позволяющих проводить анализ и генерализацию данных наземных исследований, материалов дешифрирования растительности на космическом снимке Landsat 7 и среднемасштабных топографи-
=м:' к uL Л *■
а\ flh“асимоаский Борк ^ ^ * *
Естественные болота Заболоченные леса
Заболоченные луга в сочетании с травяно-сфагновыми болотами Осушенные сфагновые и травяно-сфагновые болота Осушенные заболоченные леса и облесенные болота Выработанные торфяники
Староосушенные торфяники с востановленной болотной растительностью
Реки и ручьи Озера
Л'К* V<v
,Л. Л
В
Масштаб О 5 КМ
Рис. 1. Современная структура болотной биоты Национального парка «Мещера»
Fig. 1. Modern structure biota mires of the Meschera National Park
ческих картах [4]. Легенда карты отражает следующие структурные элементы болотной биоты: естественные болота, заболоченные леса, заболоченные луга в сочетании с травяно-сфагновыми болотами, осушенные сфагновые и травяно-сфагновые болота, осушенные заболоченные леса и облесенные болота, выработанные торфяники и староосушенные торфяники с восстановленной болотной растительностью (табл. 1).
Таблица 1. Современная структура болотной биоты НП «Мещера»
Элементы структуры Площадь, га Доля от общей площади биоты, %
Естественные болота 3432 15
Заболоченные леса 3224 14
Заболоченные луга в сочетании с травяно-сфагновыми болотами 1417 6
Итого естественная часть биоты 8073 35
Осушенные сфагновые и травяносфагновые болота 1998 9
Осушенные заболоченные леса и облесенные болота 4480 19
Выработанные торфяники 7634 33
Староосушенные торфяники с восстановленной болотной растительностью. 829 4
Итого нарушенная часть биоты 14941 65
Всего 23014 100
Естественные болота составляют 15% площади биоты парка. По режиму водно-минерального питания они представлены мезоев-трофными, мезотрофными и олиготрофными типами. Евтрофные и мезотрофные типы болот имеют явную тенденцию к новообразованию, обусловленную естественным процессом зарастания водоемов и обогащением питания некоторых болот за счет выпадающих на них осадков в виде пепла, золы и т. д. В результате евтрофикации водоемов появляются новые прибрежно-болотные и болотные евтрофные местообитания. Выпадающие атмосферные осадки увеличивают рН воды -снижают кислотность и тем самым способствуют расселению на олиготрофных местообитаниях не свойственных им видов растений, и, в первую очередь, мхов. Растительность олиготрофных болот образуют олиготроф-ные грядово-мочажинные болота, на грядах которых доминируют сосново-кустарничково-сфагновые (Pinus sylvestris - Ledum palustre -Sphagnum magellanicum) сообщества, а в мочажинах - пушицево-сфагновые (Eriophorum vaginatum - Sphagnum cuspidatum). На мезо-евтрофных болотах окрайки занимают березово-ивово-сфагновые (Betula pubescens - Salix caprea - Carex nigra - Sphagnum flexsuosum) сообщества, а центральную часть - кустарниково-травяно-осоковые (Salix cinerea -
Carex acuta) и травяно-сфагновые (Carex rostrata+Comarum palustre- Sphagnum fallax). Растительность мезотрофных болот образуют преимущественно сосново-травяносфагновые (Pinus sylvestris - Carex lasiocarpa -Sphagnum fallax и Pinus sylvestris - Phragmites australis - S. fallax) сообщества. По нашим данным, около 65% от общей площади естественных болот составляют болота мезоевтрофного типа, 25% - олиготрофного и до 10% - мезо-трофного [1-5, 20].
Заболоченные леса парка являются непременным компонентом его природных ландшафтов. Они невелики по площади, наиболее часто встречаются в долинах рек. Многие такие леса входили в состав болотных систем, располагаясь по их окрайкам, но в результате освоения болот были уничтожены. По нашим данным, в настоящее время сохранившиеся в естественном состоянии заболоченные леса и облесенные болота составляют около 14% площади болотной биоты парка. По растительному покрову выделяются черноольшаники крапивно-таволговые, березово-сосновые кус-тарничково-травяно-сфагновые и березняки травяно-сфагновые.
Заболоченные луга в сочетании с травяно-сфагновыми болотами занимают 6% площади болотной биоты. В основном они сосредоточены в южной части парка, по побережью оз. Светлое, рек Бужа и Поль. По растительному покрову распространены ивово-осоковые и разнотравно-злаковые заболачивающиеся луга, сочетающиеся со злаково-травяно-сфагновыми болотами, нередко и с суходольными разнотравными лугами. На космическом снимке они не отличаются друг от друга, имеют общий дешифровочный признак. Поэтому они объединены нами в комплексы, которые в легенде показаны одним знаком. Всего естественная часть болотной биоты составляет 35%.
Осушенные сфагновые и травяно-сфагновые болота составляют 9% площади болотной биоты. Это болота, которые осушены одним или несколькими мелиоративными каналами. Они располагаются по окрайкам торфяников или являются отдельными объектами, осушенными в лесохозяйственных целях.
Осушенные заболоченные леса и облесенные болота использовались в лесном хозяйстве. Они составляют 19% площади биоты парка.
Выработанные торфяники составляют 33% площади нарушенной части болотной биоты. Они в основном выработаны фрезерным способом.
Староосушенные торфяники с восстановленной болотной растительностью расположены в северной части выработанного торфяника Тасиновский Бор. Торф добывали здесь карьерным способом 50-70 лет назад. Они составляют 4% площади болотной биоты парка.
Всего для использования в лесохозяйственных целях и топливной промышленностью освоено 65% болотной биоты парка. Из них 37% приходится на выработанные и староо-сушенные торфяники и 28% - на лесную мелиорацию.
Растительный покров на выработанных торфяниках мы подразделили на 6 типов эко-лого-растительных комплексов: болотный, лесо-болотный, гигрофильно-топяной, озерный и прибрежно-водный, лесной, постпиро-генный (табл. 2).
Таблица 2. Эколого-растительные комплексы на выработанных торфяниках
Тип экологорастительного комплекса Местоположение комплексов Пло- щадь, га Доля от общей площади, %
Болотный Сплавины и перемычки обводненных карьеров, каналов 157 1,7
Лесо- болотный Обводненные карьеры, староосушенные торфяники 1042 12,3
Гигрофильно- топяной Подтопленные фрезерные поля, производственные площадки 924 11,0
Озерный и прибрежноводный Затопленные фрезерные поля 654 7,7
Лесной Сухие окрайки фрезерных полей, перемычки карьеров, берега каналов, производственные площадки, обочины дорог 796 9,5
Постпироген- ный Сухие фрезерные поля и их окрайки, берега каналов, производственные площадки, обочины дорог 4890 57,8
Всего 8463 100
Более 50% площади нарушенной болотной биоты занимают постпирогенные эколого-рас-тительные комплексы.
В комплексах выделены формирующиеся болотные сообщества и индикаторные для них виды сосудистых растений и мхов
(табл. 3). По этим признакам дана прогнозная оценка потенциала естественного восстановления на них болотной растительности. Высокий потенциал естественного восстановления (V баллов) имеют болотные эколого-раститель-ные комплексы обводненных карьеров, которые образуют сфагновые, травяно-сфагновые и осоково-сфагновые сообщества сплавин и сосново-кустарничково-сфагновые сообщества на перемычках карьеров. Довольно высокий восстановительный потенциал болотной растительности в лесо-болотных комплексах (IV балл) староо-сушенных торфяников. Здесь болотная растительность местами уже занимает почти всю площадь обводненных карьеров. Растительность перемычек карьеров образуют сосново-еловые и сосново-березовые леса. В гигрофильно-топяных и прибрежно-водных комплексах фрезерных полей и других частей торфяников болотная растительность представлена синузиями сфагновых мхов (табл. 3). Их площадь незначительна, доля по нашим наблюдениям - менее 1%, прогнозный балл восстановления - низкий (II, III). В лесных и постпирогенных комплексах, процесс восстановления болотной растительности не выявлен.
На основе ГИС-технологий была составлена карта эколого-растительных комплексов
выработанных торфяников (рис. 2). Установлено, что здесь комплексы с высоким восстановительным потенциалом (УЧУ балл) болотной растительности составляют 14% площади.
Заключение
Современная структура болотной биоты парка разнообразна и состоит из естественных болот, заболоченных лесов, заболоченных лугов, осушенных заболоченных лесов, облесенных, сфагновых и травяно-сфагновых болот и выработанных торфяников. Общая ее площадь составляет 23 тыс. га или 19,3% территории парка.
Более 30% болотной биоты составляют выработанные торфяники, растительный покров которых образуют 6 типов экологорастительных комплексов. Дана прогнозная оценка интенсивности восстановления в комплексах болотных сообществ. Отмечается, что болотные и лесо-болотные эколого-раститель-ные комплексы обводненных карьеров на ста-роосушенных торфяниках имеют наибольшую интенсивность восстановления болотной растительности.
В целом естественный процесс восстановления болотной растительности в парке невы-
Таблица 3. Структура болотных сообществ на выработанных торфяниках Table 3. Structure mire communities in peatlands after peat extraction
Эколого- растительные комплексы Болотные сообщества Индикаторные виды растений Покрытие мохового яруса, % Балл
сосудистые мхи
Болотные Pinus sylvestris - Andromeda polifolia + Eriophorum vaginatum -Sphagnum fallax + S. angustifolium Eriophorum vaginatum -Sphagnum angustifolium Carex lasiocarpa - Sphagnum fallax Carex rostrata - Sphagnum fallax Comarum palustre - Sphagnum riparium Pinus sylvestris, Vaccinium uliginosum, Calla palustris, Eriophorum vaginatum, Eriophorum vaginatum, Ledum palustre Carex lasiocarpa C. rostrata Comarum palustre Sphagnum fallax Sphagnum angustifolium S. angustifolium S. fallax S. fallax S. riparium более 50 V
Лесо-болотные Comarum palustre - Sphagnum riparium Calla palustris - Sphagnum riparium Comarum palustre Calla palustris S. fallax S. riparium менее 50 IV
Гигрофильно- топяные Carex rostrata - Sphagnum riparium Eriophorum vaginatum -Warnstorfia fluitans Carex cinerea - Sphagnum fallax Carex cinerea Carex rostrata Eriophorum vaginatum S. fallax S. riparium Warnstorfia fluitans не менее 5 III
Озерные, прибрежно- водные Phragmites australis - Sphagnum platyphyllum+ S. squarrosum + Warnstorfia exannulata Carex cinerea +C. rostrata Phragmites australis Carex cinerea C. rostrata S. platyphyllum S. squarrosum Warnstorfia exannulata менее 5 II
Лесные нет нет нет нет 0
Постпирогенные нет Betula pubescens, единичные Eriophorum vaginatum, Chamaedaphne calyculata нет нет 0
Комплексы
Болотный ■И& Лесо-болотный ЙЩ? Гигрофильно-топяной
Озерный, прибрежно-водный Лесной
Постирогенный Реки и ручьи Озера
Рис. 2. Эколого-растительные комплексы на выработанных торфяниках Национального парка «Мещера»
Fig. 2. Ecological-plant complexes on disturbed peatlands of the Meschera National Park
сокий. Для его усиления требуется проведение специальных мероприятий по оптимизации экологических условий, необходимых для внедрения, роста и развития болотных видов растений и, главным образом, сфагновых мхов.
Библиографический список
1. Антипин В.К., БойчукМ.А., Грабовик С.И. Растительный покров естественных и освоенных болот Национального парка «Мещера», Владимирская область // Антропогенная трансформация таежных экосистем Европы: экологические, ресурсные и хозяйственные аспекты. Петрозаводск, 2004. С. 166-169.
2. Антипин В.К., Бойчук М.А., Грабовик С.И., Стойкина Н.В. Восстановление болотной растительности на освоенных торфяниках Национального парка «Мещера», Владимирская область // Запад России и ближнее зарубежье: устойчивость социальнокультурных и эколого-хозяйственных систем. Псков, 2005. С. 188-190.
3. Антипин В.К., Бойчук М.А., Грабовик С.И., Стойкина Н.В. Флора болот, заболачиваю-
щихся лесов, лугов и нарушенных торфяников Национального парка «Мещера» // Краеведение и регионоведение. Межвузовский сборник научных трудов. Вып. 2. Владимир, 2006. С. 78-83.
4. Антипин В.К., Возбранная А.Е., Грабовик С.И., Стойкина Н.В. Современное состояние болотной биоты Национального парка «Мещера» // Природное разнообразие Национального парка «Мещера»: опыт деятельности охраняемых территорий. Владимир, 2010. С. 123-129.
5. Antipin V., Boychuk M., Grabovik S., Stoi-kina N. Plant cover of natural mires and disturbed peatlands in Meschera National Park, Russia // Mires from pole to pole / Eds. Tapio Lindholm and Raimo Heikkila. Helsinki: Finnish Environment Institute. 2012. P. 247258.
6. Heikkila H., Lindholm T. Seitsemisen kansal-lispuiston ojitettujen soiden ennallistamissu-unnitelma. Metsahallituksen Luonnonsuojelu-julkaisuja. B 13. 1994. 127 p.
7. Елина ГА. Принципы и методы реконструкции и картирования растительности голоцена. Л.: Наука, 1981. 156 с.
8. Боч М.С., Носкова М.Г. Итоги мониторинга болотной растительности за 20 лет на верховых и переходных болотах Ленинградской области // Мониторинг биоразнообразия. М., 1997. С. 144-147.
9. Тюремнов С.Н., Абрамова Л.И., Лисс О.Л., Страшнова С.В. Процесс зарастания выработанных торфяников // Природные условия и возможности хозяйственного использования торфокарьерных площадей. М., 1968. С. 26-59.
10. Панов В.В., Веселов Н.В. Состояние болотной системы Васильевский мох (до, в период и после освоения) // Проблемы региональной геоэкологии. Тверь, 2000. С. 142-143.
11. Косов В.И., Панов В.В. Торфяно-болотные системы в экосфере (интеграция техносферы с биосферой). Тверь, 2001. 188 с.
12. Крупнов Р.А. Формирование естественных фитоценозов на выработанных торфяниках // Антропогенные ландшафты Тверской области: состояние, проблемы. Информационный бюллетень № 10. Тверь, 2004. С. 23-26.
13. Панов В.В. Классификация мероприятий и анализ опыта восстановления выработанных торфяных болот // Восстановление
торфяных болот в России: значение для регионов. Н. Новгород: Экоцентр «Дронт», 2004. С. 48-61.
14. Перспективное использование выработанных торфяных болот / Под общей ред. д. г. н. В.В. Панова. Тверь: Триада, 2013. 280 с.
15. Tuittila E-S. Restoring vegetation and carbon dynamics in a cut-away peatland. Academic dissertation. Helsinki, 2000. 62 p.
16. Смагин В.А. Динамика зарастания торфяных карьеров (на примере выработанных торфяников Ленинградской области). Ботанический журнал. 1982. Т. 67. № 8. С. 1112-1117.
17. Панов В.В. Веселов Н.В. Принципы классификации выработанных торфяников // Известия Академии наук. Серия географ. 2002. № 6. С. 86-95.
18. Бамбалов Н.Н., Ракович В.А. Роль болот в биосфере. Минск, 2005. 297 с.
19. Антипин В.К., Дроздова З.Н. Разнообразие естественных болот Национального парка «Мещера» // Краеведение и регио-новедение. Межвузовский сборник научных трудов. Часть 1. Владимир, 2004. С. 193-197.
