CC BY
43УДК 502.57 (252.51): 614.84 DOI: 10.2441/9999-006А-2019-11535
СТЕПНЫЕ ПОЖАРЫ КАК УГРОЗА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЗАПОВЕДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ (НА ПРИМЕРЕ УЧАСТКА «ПРЕДУРАЛЬСКАЯ СТЕПЬ»
ЗАПОВЕДНИКА «ОРЕНБУРГСКИЙ») В.М. Павлейчик
Институт степи УрО РАН Россия, Оренбург e-mail: pavleychik@rambler.ru На основе изображений спутников Landsat и результатов идентификации ареалов гарей за 1984-2014 годы выявлена многолетняя динамика природных пожаров в пределах нового участка заповедника «Оренбургский» («Предуральская степь»). Рассмотрены социально-экономические предпосылки активизации пожаров. Выявлено, что современная периодичность пожаров является потенциальной проблемой устойчивости экосистем и управления степными резерватами.
Ключевые слова: степные пожары, активизация, заповедник «Оренбургский», малоиспользуемые угодья, космические изображения Landsat.
STEPPE FIRES AS A THREAT TO ENVIRONMENTAL SAFETY OF RESERVED TERRITORIES (FOR EXAMPLE, THE CLUSTER «PREDURALSKAYA STEPPE» NATURE RESERVE
«ORENBURGSKY») V.M. Pavleychik
Institute of Steppe of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences
Russia, Orenburg e-mail: pavleychik@rambler.ru On the basis of Landsat satellite images, and the results of the identification of burnt areas for the years 1984-2014 revealed long-term dynamics of natural fires within the new cluster («Preduralskaya steppe») «Orenburgsky» reserve. The social and economic conditions intensify fires. It was revealed that modern frequency of fires is a potential problem for the sustainability of ecosystems and management of steppe reserves.
Key words: steppe fires, intensification, nature reserve «Orenburgsky», underutilized land, space images Landsat.
В 2015 г. заповедник «Оренбургский» пополнился новым участком «Предуральская степь» площадью 16538,34 га, находящимся на междуречье Урта-Бурти и Бурти (притоки р. Урал). Особенностью ландшафтной структуры участка является сложное сочетание малопригодных для земледельческого освоения земель (песчаные степи, холмисто-увалистые водоразделы с развалами кварцитопесчаников, развитая овражно-балочная сеть, комплексы степных солонцов), ввиду чего значительная часть территории никогда не распахивалась. В период с 1958 по 1998 годы участок в современных границах находился в ведении Министерства обороны РФ и использовался в качестве тренировочного полигона для стрельб учебными неразрывными снарядами [1]. Несмотря на основные функции, часть земель полигона осваивалась смежными сельхозпредприятиями в качестве пахотных, пастбищных и сенокосных угодий. В 2007-2011 годах участок передан в аренду общественному фонду «Возрождение оренбургских степей», благодаря которому земли были переведены из нераспределенного фонда в категорию «особо охраняемые территории и объекты». Таким образом, ко времени организации участка заповедника рассматриваемая территория представляла собой довольно обширный массив, в пределах которого сохранились от пахотного освоения зональные эталоны и разновидности степей Заволжско-Уральского региона. Из инициатив по сохранению степных экосистем бывшего военного полигона, исходящих от Института степи УрО РАН, наиболее существенную поддержку нашла идея создания государственного природного заповедника, сочетающего функции научного полигона по реинтродукции лошади Пржевальского [2].
Проведенные ранее исследования по серии ключевых территорий, в том числе охватывающих четыре участка заповедника «Оренбургский», позволили выявить актуальные проблемы функционирования степных резерватов, связанные с активизацией природных пожаров и обусловленные восстановлением растительного покрова и накоплением растительной ветоши как на заповедных участках, так и на прилегающих территориях [3, 4, 5]. В случае с «Предуральской степью» актуальность подобных исследований и организации противопожарных мероприятий еще более значима ввиду обитания на участке локальной популяции лошадей Пржевальского, необходимости поддерживать их кормовую базу и собственно безопасность.
Методика исследований и исходные материалы. Для анализа закономерностей развития природных пожаров выбрана ключевая территория площадью 1317 км2, в центральной части которой расположен заповедный участок «Предуральская степь». Методология исследований была опробована ранее [3, 4]. Исходными данными, на основе которых проведено исследование, стали данные дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), главным образом, композитные изображения со спутников Landsat. Дешифрирование ареалов гарей проведено визуальным способом исходя из характерного очертания границ и разницы яркостей гарей и вмещающих ландшафтов. В результате была сформирована геоинформационная база данных, отображающая пространственное развитие природных пожаров за 1984-2016 годы.
Основные погрешности в расчетах могут быть обусловлены отсутствием достаточного количества снимков и возможными помехами (облачность, некорректная работа сенсоров Landsat-7 с 2003 г.). Окончательное решение об исключении отдельных лет из расчетов при недостающих снимках принималось после рассмотрения характера развития пожаров на смежных территориях и оценки погодных условий этого периода. Исходя из описанных выше ограничений в расчеты не были приняты данные за 1984-1986, 1996, 2000-2001, 2003 годы. Положение ключевого участка в зоне наложения двух сцен Landsat (165024 и 164024) позволило сохранить значительное количество анализируемых лет, при этом за 1984-2016 годы было рассмотрено 285 снимков, в среднем 7-9 снимков за год.
Современные тенденции в развитии пожаров. Совмещение ареалов за весь рассматриваемый период позволяет получить общие представления о развитии степных пожаров и дифференцировать территорию по степени подверженности пожарным явлениям. В целом за 1984-2016 годы доля территорий, когда-либо подвергшихся воздействию степных пожаров, составляет 55% всей площади рассматриваемого участка. Большая часть оставшихся 45% территории - это, в первую очередь, постоянно обрабатываемые пахотные угодья, на которых не применялась практика сельскохозяйственных палов (для сжигания пожнивных остатков и др.), а также земли населенных пунктов, водных объектов (рек, прудов) и обычно непосредственно прилегающие к ним участки со сбитыми пастбищами. В пределах участка заповедника «Предуральская степь» совокупными пожарами пройдено 95% территории; оставшаяся никогда не горелая приграничная часть, занимающая разнотравно-степные придолинные склоны балок, по-видимому до последнего времени осваивалась в качестве пастбищных угодий жителями пос. Сазан.
Обобщение площадных параметров гарей в разрезе отдельных годов позволяет проследить динамику этого показателя за многолетний период (рис. 1). Полученные результаты позволяют выделить серию лет, с 2002 по 2012 годы, отличающихся значительно более частым и обширным развитием степных пожаров. Приведенная диаграмма также наглядно демонстрирует степень пирогенной нагрузки на степные экосистемы нового заповедного участка «Предуральская степь» и более восходящий характер тренда.
Несмотря на довольно значительную площадь рассматриваемой территории, более достоверную информацию о многолетней динамике можно получить исходя их наиболее полного охвата ключевыми участками ландшафтно-биогеографического разнообразия и различных типов природопользования. Сопоставление многолетних данных по Предуральской степи со сведениями, полученными ранее по другим ключевым участкам, свидетельствуют о том, что динамика площадей на рассматриваемом участке в целом соответствует общерегиональным тенденциям активизации пожарных явлений, отмечающейся с конца 1990-х - начала 2000-х годов с некоторым спадом после 2010 года.
Подготовленная картографическая база данных позволила составить обобщенную схему развития пожаров, отражающую эволюцию формирования участков наиболее подверженных развитию пожаров и вовлечение новых территорий в их распространение (рис. 2). Ареалы выделялись (и частично генерализировались) исходя из принципа пространственного совпадения как минимум 2-х пожаров на одной и той же территории за 5-ти летние периоды. Подобная периодичность пожаров свидетельствует о благоприятности условий их распространения, характерности и постоянстве этих явлений. Приведенная схема подтверждает, что центральная часть нынешнего участка заповедника, занимающая наиболее расчлененные водораздельные пространства (урочище Бандитские горы, г. Тумба), с начала рассматриваемого периода являлась зоной наиболее частого распространения пожаров. Как следует из материалов к проекту организации участка [2] в 1960-1970-е годы эта часть представляла собой пастбищные угодья. В урочище Бандитские горы в летнее время стояли две отары овец по 800 голов каждая, по балке Сазан - 4 отары по 800 голов. В зимнее время до 3000 голов овец содержалось в поселке Сазан (бывш. пос. Сазанская Кошара). Снятие пастбищной нагрузки в последующие годы явилось причиной образования зоны повышенной пожароопасности. По мере
восстановления растительного покрова бывших пастбищных и пахотных угодий эта пожароопасная зона постепенно расширялась вплоть до границ полигона.
90
80
70
60
л 50 ч:
(С
I 40 с 30
20
10
оо т р: и « т озоососпспспо^слсл
ОО 01 01 01 01 О! СТ> СТ1
О О О О О О О ' НИН т-н
о ооооооооооооо
Рисунок 1. Многолетняя динамика пожаров в долях площади (%) заповедного участка (белые столбцы) и территории за его пределами (черные столбцы). Линейные тренды (пунктирная и сплошная, соответственно).
1984 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2016-... Рисунок 2. Периодизация в распространении пожаров [6].
К середине - концу 1990-х годов в районах Оренбургской области поголовье выпасаемого скота (КРС, овцы и козы) достигло своего минимума в результате общеэкономической ситуации в стране. В Беляевском и Акбулакском районах (на стыке которых располагается рассматриваемый участок) наиболее существенным оказался спад поголовья овец и коз, сократившегося почти в 9 раз, с 279 тыс. в 1986 г. до 31 тыс. к 1999 г. [7]. Спад поголовья КРС был менее существенным, примерно 2-х кратным. Таким образом, к началу 2000-х годов и по настоящее время растительный покров практически неиспользуемых пастбищных угодий находился в состоянии активных восстановительных сукцессий, в ходе которых росла биопродуктивность сообществ и накапливалась растительная ветошь. В результате наблюдалось повсеместное распространение пожарных явлений, образование новых локальных пожароопасных зон и их агрегация. О масштабах сокращения поголовья свидетельствует тот факт, что пожары стали регулярно распространяться по склонам долин рек и временных водотоков -традиционных мест пастьбы, сенокошения и водопоя скота. Если ранее эти сбитые пастьбой участки ограничивали распространение огня, то к настоящему времени наоборот способствуют вовлечению новых территорий в развитие пожаров.
В 1980-х годах, как на территории полигона, так и на землях сельхозпроизводителей, наблюдалось постепенное формирование фонда неиспользуемых пахотных угодий (залежей). Структура пахотных (постоянно обрабатываемых) и залежных (неиспользуемых) земель была выявлена на основе визуального дешифрирования данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) за периоды 1985-1990, 2000-2005 и 2011-2015 годы. Сопоставление полученных разновременных сведений позволило выявить основные массивы старовозрастных (в среднем 15-20 лет) залежных земель, к настоящему времени представляющие собой практически неотличимые от естественных степей участки. Накопление растительной ветоши приводит к тому, что пожары для залежей становятся таким же обычным явлением, как и для степных участков. Так, за период 1984-2016 годы подверглось воздействию пожаров (хотя бы один раз) 66% площади залежей, тогда как для пахотных угодий этот показатель составляет 16% за счет сельскохозяйственных палов.
Доля пахотных угодий на рассматриваемом участке за последние 25-30 лет снизилась с 53% до 29%. Анализ пространственного положения залежных земель показывает, что отказ от обработки пахотных земель происходит по экономическим причинам, в первую очередь, ввиду низкой продуктивности угодий, сложности их обработки и удаленности. Таким образом, к настоящему времени вдоль большей части протяженности границы заповедного участка стихийно сформировалась своеобразная буферная зона с практически неиспользуемыми в хозяйстве землями. Вся эта обширная территория (заповедный участок и «буферная» зона) площадью около 380 км2 достаточно изолирована от «приходящих» пожаров природными и антропогенными рубежами (сельскохозяйственными полями, реками (Буртя) и автодорогами). В аспекте снижения потенциального негативного воздействия на степные экосистемы заповедного участка и в целом для сохранения степного биоразнообразия это является положительным фактором. С другой стороны, формирование подобной потенциально пожароопасной зоны вокруг участка требует разработки и реализации особых противопожарных мероприятий.
Результаты исследований позволяют считать, что введение абсолютного заповедного режима для степных экосистем обоснованно лишь на этапе восстановления после продолжительной сельскохозяйственной нагрузки. На этапе «зрелых» (климаксовых) экосистем остается нерешенной сложная и дискуссионная задача выбора принципиальных направлений в вопросах управления степными заповедниками исходя из возложенных на них задач. Один из подходов - консервативный, предполагающий запрет любой хозяйственной деятельности, формирование «эталонной» территории и минимизацию внешних воздействий. Альтернативным вариантом управления является воссоздание условий (главным образом по периферии заповедных участков), при которых невостребованная надземная фитомасса искусственно изымается различными способами, наиболее экологически близкими к последствиям выпаса диких копытных животных (контролируемый выпас, сенокошение). В любом случае наиболее важным мероприятием по сокращению пожарных рисков является расширение буферной (минерализованной и сенокосной) полосы вдоль границ заповедника до пределов, не позволяющих перекинуться огню с прилегающих территорий на заповедный участок.
Заключение. Полученные в ходе исследований результаты во многом подтверждают выявленную ранее тенденцию активизации степных пожаров в Заволжско-Уральском регионе с начала 2000-х годов. Необходимость более тщательной организации противопожарных мероприятий в Предуральской степи обусловлена вопросами безопасности формируемой популяции лошадей Пржевальского и их обеспечения кормовой базой. Небольшая численность поголовья лошадей не
позволяет рассматривать их в настоящее время в качестве полноценного регулятора накопления фитомассы. Экосистемная роль степных пожаров неоднозначна. С одной стороны, они являются следствием недостатка в современных экосистемах степей копытных животных (как диких, так и сельскохозяйственных). С другой стороны, пожары отчасти выполняют функцию минерализации надземной фитомассы, свойственную копытным животным, а также лимитируют распространение древесно-кустарниковых элементов степных экосистем.
Природные пожары были и остаются одним из ведущих факторов формирования ландшафтно-биотической структуры степей Евразии [8]. Но степень воздействия пирогенного фактора за исторический период была неодинакова. Как показали проведенные исследования частота распространения пожаров в современных условиях достигает таких пределов, что степные биоценозы находятся в постоянном состоянии постпирогенных сукцессий. Поэтому вполне вероятно, что «накопленные» экологические последствия от частых пожаров будут способствовать проявлению разнообразных системных изменений в структуре степных биоценозов.
Статья подготовлена в рамках НИР ОФИЦ УрО РАН (ИС УрО РАН) «Степи России: ландшафтно-экологические основы устойчивого развития, обоснование природоподобных технологий в условиях природных и антропогенных изменений окружающей среды» (№ ГР АААА-А17-117012610022-5) и при поддержке РФФИ (грант № 18-05-00088).
Литература
1. Левыкин С.В., Казачков Г.В. Орловская степь - экспериментальный полигон новых форм охраны и восстановления степей // Степной бюллетень. - 2009. - № 26. - С. 23-26.
2. Чибилёв А.А., Вельмовский П.В., Левыкин С.В., Чибилёв А.А.-мл. Новая степная особо охраняемая территория в Оренбургском Предуралье // Проблемы региональной экологии. - М., 2014. - № 1. - С. 230-235.
3. Павлейчик В.М. К вопросу об активизации степных пожаров (на примере Заволжско-Уральского региона) // Вестник Воронежского государственного университета, сер.: География. Геоэкология. - 2016. - № 3. - С. 15-25.
4. Павлейчик В.М. Многолетняя динамика природных пожаров в степных регионах (на примере Оренбургской области) // Вестник ОГУ. 2016. - №6 (194). - С. 74-80.
5. Павлейчик В.М., Чибилёв А.А. Степные пожары в условиях заповедного режима и изменяющегося антропогенного воздействия // География и природные ресурсы, 2018, № 3. - С.38-48.
6. Павлейчик В.М. Проблемы управления степными резерватами в условиях активизации пожаров (на примере участка «Предуральская степь» заповедника «Оренбургский») // Использование и охрана природных ресурсов в России. - 2017. - № 3. - С. 66-73.
7. База данных показателей муниципальных образований Федеральной службы государственной статистики. Электронный ресурс: http://www.gks.ru/free_doc/new_site/ bd_munst/munst.htm.
8. Степные пожары и управление пожарной ситуацией в степных ООПТ: экологические и природоохранные аспекты. Аналитический обзор. - М.: Изд-во Центра охраны дикой природы, 2015. - 144 с.
Literatura
1. Levykin S.V., Kazachkov G.V. Orlovskaya step' - eksperimental'nyy poligon novykh form okhrany i vosstanovleniya stepey // Stepnoy byulleten', №26, 2009. - S. 23-26.
2. Chibilyov A.A., Vel'movskiy P.V., Levykin S.V., Chibilov A.A.-ml. Novaya stepnaya osobo okhranyayemaya territoriya v Orenburgskom Predural'ye // Problemy regional'noy ekologii, №1. - M., 2014. - S. 230-235.
3. Pavlejchik V.M. K voprosu ob aktivizacii stepnyh pozharov (na primere Zavolzhsko-Ural'skogo regiona) // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta, ser.: Geografija. Geojekologija. - 2016. - № 3. - S. 15-25.
4. Pavleichik V.M. K voprosu ob aktivizatsii stepnykh pozharov (na primere Zavolzhsko-Ural'skogo regiona) // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta, ser.: Geografiya. Geoekologiya, №3, 2016. - S. 15-25.
5. Pavleichik V.M. Mnogoletnyaya dinamika travyanykh pozharov v Zavolzhsko-Ural'skom regione // Trudy Instituta geologii Dagestanskogo nauchnogo tsentra RAN, 2016. Vyp. 67. - S.247-250.
6. Pavleichik V.M. Problemy upravleniya stepnymi rezervatami v usloviyakh aktivizatsii pozharov (na primere uchastka «Predural'skaya step'» zapovednika «Orenburgskiy») // Ispol'zovaniye i okhrana prirodnykh resursov v Rossii, 2017. №3. - S.66-73.
7. Baza dannykh pokazateley munitsipal'nykh obrazovaniy Federal'noy sluzhby gosudarstvennoy statistiki. Elektronnyy resurs: http://www.gks.ru/free_doc/new_site/ bd_munst/munst.htm.
8. Stepnyye pozhary i upravleniye pozharnoy situatsiyey v stepnykh OOPT: ekologicheskiye i prirodookhrannyye aspekty. Analiticheskiy obzor. - M.: Izd-vo Tsentra okhrany dikoy prirody, 2015. - 144 s.
(Павлейчик Владимир Михайлович, к.г.н., заведующий отделом ландшафтной экологии, Институт степи УрО РАН, 460000, г.Оренбург, ул.Пионерская, 11, телефон +73532776247).
