Определение фоновых содержаний тяжелых металлов в почвах и донных осадках центральной части национального парка «смоленское поозерье»
Терехова А.В. (СПБГУ, каф. геоэкологии и природопользования) [email protected]
Зеленковский П.С., Подлипский И.И., (каф. экологической геологии СПБГУ), к.б.н. Хохряков В.Р. (ФГБУ национальный парк «Смоленское Поозерье»)
DETERMINATION OF BACKGROUND CONTENT OF HEAVY METALS IN SOILS AND DENIAL SITES OF THE CENTRAL PART OF THE NATIONAL PARK "SMOLENSK LAKELAND"
Terekhova A.V. (SPBGU, Department of Geoecology and Nature Management) [email protected]
Sci. Arms. To., Mr. Zelenkovsky PS, Podlipsky II, (Department of Environmental Geology, St. Petersburg State University), Ph.D. Khokhryakov V.R. (National Park "Smolensk Lakeland")
С 2014 года сотрудниками и студентами каф. Экологической геологии ведутся работы по комплексной эколого-геохимической оценке компонентов природной среды территории национального парка «Смоленское Поозерье» (Подлипский, 2014; Кононова и др., 2015). Эта особо охраняемая природная территория федерального значения имеет статус биосферного резервата под эгидой организации «ЮНЕСКО».
Одной из задач работы стало исследование центральная часть национального парка «Смоленское Поозерье». Поскольку на рассматриваемом участке находятся основные рекреационные и хозяйственные объекты парка, (базы отдыха, а также туристические стоянки и тропы). своевременный контроль антропогенного изменения природной среды и оценка степени «загруженности» природных систем как рекреационного и хозяйственного ресурса является на сегодняшний день актуальным и необходимым.
Оперативное отслеживание содержаний поллютантов, а также изучение закономерностей их распределения и миграции в природных компонентах таких объектов как особо охраняемые природные территории невозможно без четких представлений о фоновых содержаниях исследуемых элементов. Это является первоочередной эколого-геохимической задачей и служит основой для дальнейшего мониторинга окружающей среды. Значительная площадь центральной части национального парка «Смоленское Поозерье» является селитебной территорией с хозяйственными объектами, однако с достаточно низкой антропогенной нагрузкой. Исходя из этого, предполагается, что в данной работе результаты анализов концентраций поллютантов в природных средах будут достаточно равномерно распределены по всей площади участка, а также будут находиться на гораздо более низком уровне, чем ПДК. Поэтому, определяя исходную точку для дальнейшего мониторинга природной среды, необходимо выбирать для анализа наиболее буферные природные среды, в которые отражают накопленные изменения в течение долгого периода времени (почвы, донные осадки и рыба, являющаяся вершиной пищевой цепи для водоемов, а также моллюски – фильтраторы водной взвеси).
Цели и задачи работы.Целью работы является комплексная эколого-геохимическая оценка состояния природных компонентов (почва, донные осадки, биота водных экосистем) национального парка «Смоленское Поозерье» как основы для усовершенствования системы дальнейшего эколого-геохимического мониторинга данной территории.
Методика исследования.Настоящее исследование охватывает центральную часть территории НП «Смоленское Поозерье», на которой по берегам акваторий крупнейших озер парка (Сапшо, Рытое, Баклановское) расположены основные хозяйственные и рекреационные объекты. Разработка системы эколого-геохимического мониторинга очень важна для оптимального регулирования размещения и функционирования реакционных и хозяйственных объектов на территории национального парка.
В период полевых работ 2014-2016 года на территории отбирались пробы почв, донных осадков, а также водных организмов (речной окунь и беззубка обыкновенная).
Таблица 1
Данные о количестве и местах отбора проб в 2014-2016 гг
| Пробы | Год | Место отбора | Количество |
| Почва (глубина 0 -10 см) | Территория полигона ТБО | ||
| Почвы в районе озер Рытое и Баклановское | |||
| Площадь вокруг озера Сапшо | |||
| Донные отложения (нестратифицированные) | оз. Сапшо | ||
| оз. Рытое и оз. Баклановское соответственно | 10 и 24 | ||
| оз. Сапшо | |||
| Органы и ткани рыб | оз. Сапшо, Рытое, Баклановское | ||
| Моллюски | Оз. Сапшо, оз. Рытое |
Рис. 1 Карта-схема отбора проб почв в 2015-2016 гг
При отборе почв также учитывались ландшафтные особенности территории. Таким образом, для изучения площадного распределения тяжелых металлов в пределах различных элементарных геохимических ландшафтов было отобрано 25 проб почв с элювиальных ландшафтов (возвышенности, холмы, озо-камовые гряды) и 35 проб почв из элювиально-аккумулятивных и аккумулятивных ландшафтов (низины, равнины, подножия холмов). Карта-схема отбор проб представлена на рис.1 и рис. 2
Рис. 2 Карта-схема отбора проб почв в 2015-2016 гг
Пробы почв, донных осадков, а также органы были проанализированы с помощью атомно-эмиссионного метода (ICPE IS). Для почв вокруг озера Сапшо был проведен также анализ подвижных форм тяжелых металлов, извлечённых аммонийно0ацетатным буфером.
Далее результаты были статистически обработаны. На данный момент существуют различные подходы к установлению фоновых концентраций химических элементов. Это значение может рассчитываться как среднее арифметическое, среднее геометрическое или медианное. Из статистики известно, что параметрическое среднее значение адекватно отражает распределение с известными границами ряда. Однако глобальное распределение тяжелых металлов и металлоидов в почвах, образовавшихся на разных породах, не отвечает этому условию. Поэтому следует подсчитывать непараметрическое среднее; чаще всего определяют медиану. Геохимики еще в 60-годах ХХ в. рекомендовали при незакономерном статистическом распределении принять за фоновое содержание тяжелых металлов и металлоидов медиану (Хокс, Уэбб, 1964). В настоящее время именно медиану используют для геохимической характеристики среднего содержания тяжелых металлов и металлоидов. Среднее арифметическое значение за счет единичных «ураганных» концентраций оказывается сильно завышенным по сравнению с медианным. Это надо иметь в виду при использовании кларков по Виноградову, где приведены средние арифметические значения. Фоновые содержания тяжелых металлов и металлоидов рассчитывают отдельно для почв, отдельно для донных осадков.
Помимо этого необходимо установить различия и сходства в фоновых содержаниях тяжелых металлов в пределах разных геохимических ландшафтов, определить, происходит ли аккумулирование химических элементов в пониженных формах рельефа (трансэлювиальные и иллювиальные ландшафт).
При изучении содержания тяжелых металлов и металлоидов в почвах «Смоленского Поозерья» оценивалась также однородность их распределения по площади изучаемого участка с помощью расчета коэффициента вариации (отношение стандартного отклонения к медиане, выраженное в процентах).
Результаты исследования почв.В результате полевых работ в 2014-2016 гг. (Седнева, 2015; Копцик 2015; Терехова 2016б) установлено, что в центральной части национального парка преобладают подзолистые и дерново-подзолистые супесчаные и песчаные почвы с разной степень оподзоливания. Почвенный профиль в большинстве разрезов подразделяется на элювиальный и иллювиальный горизонты. Толщина органогенного слоя варьирует от 13 до 17 см. Мощность подзолистого горизонта 5 - 15 см. Поэтому для сравнения с гигиеническими нормативами используется ОДК для песчаных и супесчаных почв.
В данной работе было проанализировано валовое содержание, а также содержание подвижных форм тяжелых металлов и металлоидов (Cu, Cr, Zn, Ni, As, Cd, Pb) в поверхностном горизонте почв центральной части «Смоленского Поозерья». Во всех пробах обнаружены такие элементы как Pb, Cu, Cr, Zn, Ni, а концентрации As и Cd оказались ниже порога обнаружения прибора. Для каждого элемента оценивался характер распределения, а также были рассчитаны средние значения выборок, медианы и коэффициента вариации. Далее результаты сравнивались с данными 2014-2015гг. В таблице 2 приведены фоновые (медианные) содержания тяжелых металлов в почве.
В 2014 году исследования почв проводились в пределах полигона ТБО на севере пос. Пржевальское (Подлипский, 2014), этим можно объяснить более высокие содержания таких поллютантов как Zn, Cr и Ni. В 2015 при анализе почв рентген-флуоресцентным методом (Кононова и др., 2015в) содержания многих важных поллютантов (As, Cd, Ni,, Co, Cr) оказались ниже порога обнаружения прибора, поэтому в 2016 году для определения фоновых содержаний тяжелых металлов и металлоидов использовался более чувствительный метод анализа.
При изучении подвижности тяжелых металлов было выявлено, что все элементы имеют достаточно низкую подвижность (менее 15%). Относительное содержание подвижных форм к валовому представлено на рис. 3
Таблица. 2
Фоновые концентрации тяжелых металлов в почвах
| Химический элемент | Фоновое содержание (мг/кг) |
| As | <0,4 |
| Cd | <0,4 |
| Co | |
| Cr | |
| Ni | |
| Pb | |
| Zn | |
| Cu |
Рис.3. Коэффициенты вариации для тяжелых металлов
По критериям Фишера и Стьюдента были оценены статистические различия двух выборок почв: 25 проб, отобранных из элювиальных ландшафтов (возвышенности, вершины холмов, озо-камовых гряд) и 35 проб из трансиллювиальных и иллювиальных геохимических ландшафтов (низины, равнины). Было показано, что дисперсии и средние двух выборок статистически не различаются, а значит, принадлежат одной генеральной совокупности. Это свидетельствует об отсутствии значимого накопления тяжелых металлов в пониженных формах рельефа.
Для определения степени опасности и доступности тяжелых металлов и металлоидов для живых организмов было оценено процентное содержание подвижных форм исследуемых химических элементов в почвах в районе пос. Сапшо. Как видно из результатов, представленных в таблице 2, подвижность элементов находится на достаточно низком уровне. Наиболее подвижным элементом является медь, а наименее подвижным - цинк. Содержание подвижных форм всех элементов находится ниже предельно допустимых концентраций.
Рис.4. Содержание тяжелых металлов в почвах «Смоленского Поозерья» (валовое и подвижных форм)
Результаты исследования водных объектов.При исследовании водных экосистем парка анализировалась валовое содержание тяжелых металлов в донных осадках наиболее крупных озер (Сапшо, Рытое и Баклановское), а также в органах и тканях хищных рыб (окунь) отобранных из акваторий данных озер.
Рис. 5 Карта-схема распределения цинка в озерах центральной части национального парка
Атомно-эмиссионным методом было исследовано 24 пробы донных отложений из оз. Баклановское, 22 пробы из оз. Сапшо, а также 10 проб из оз. Рытое. Результаты анализов представлены в приложении 2. Во всех пробах проанализировано содержание Cu, Cr, Zn, Ni, As, Cd, Pb (концентрации мышьяка и кадмия оказались ниже порога обнаружения прибора). Далее полученные данные статистически обрабатывались.
Анализ значений коэффициентов вариации в озерах Баклановское и Сапшо (более 55%) выявили неравномерное распределение цинка. Области его наиболее интенсивного накопления связаны с центральной частью озера Сапшо, а также с районами оз. Баклановское, находящимися вблизи поселка и базы отдыха Бакланово. Таким образом, цинк является показателем общего антропогенного воздействия на данной территории и может служить основным маркером для проведения эколого-геохимического мониторинга (схема распределения цинка представлена на рис. 5).
В пределах парка «Смоленское Поозерье» не существует промышленных объектов, однако здесь техногенный цинк может попадать в окружающую среду с бытовыми стоками и ливневыми стока с оцинкованных крыш и других деталей, бытовыми отходами, а также от автомобильного транспорта.
По итогам обработки 56 проб из озер центральной части «Смоленского Поозерья» атомно-эмиссионным методом для донных осадков установлены фоновые содержания следующих тяжелых металлов и металлоидов:
Для никеля и меди был установлен дифференцированный фон, это следует учитывать при последующих экологических исследованиях на территории.
Выводы. В работе рассчитаны фоновые концентрации следующих тяжелых металлов и металлоидов в почвах парка «Смоленское Поозерье»: Cu, Cr, Zn, Ni, As, Cd, Pb, Ni. Содержание кадмия и мышьяка во всех пробах оказалось ниже порога обнаружения прибора. Для всех остальных элементов статистический анализ выявил однородное площадное распределение, а также не установил значимого накопления тяжелых металлов в областях трансэлювиальных и иллювиальных ландшафтов. Результаты исследования содержания подвижных форм тяжелых металлов показали низкую подвижность химических элементов (не более 20% от валового содержания). Кроме того, все содержания тяжелых металлов и металлоидов в почвах центральной части «Смоленского Поозерья» (валовое и подвижных форм) находятся ниже установленных нормативов ПДК, в том числе и на полигоне ТБО п. Пржевальское, где содержание никеля, хрома и цинка однородно, но находятся на более высоком уровне (в 2 раза выше фона). Локальных точек накопления токсичных элементов выявлено не было.
Во всех пробах донных отложений, как и почв, концентрации As и Cd находятся ниже порога обнаружения (менее 0,4 мг/кг). Для Cu и Ni установлен дифференцированный фон для разных озер. Этот факт следует учесть при будущих эколого-геохимических исследованиях. По остальным элементам значимых отличий фоновых содержаний между озерами не обнаружено.
Цинк является основным маркером общего антропогенного воздействия на территорию (наиболее интенсивно накапливающийся элемент в донных отложениях озер). Для него выявлено неоднородное распределение в оз. Бакановское и оз. Сапшо Определены зоны наиболее интенсивной аккумуляции элемента: районы рядом с п. Бакланово и базой отдыха для оз. Баклановское и центральная и северная части оз. Сапшо. Однако в этих районах концентрации цинка превышают фоновые не более чем в три раза
На основании полученных результатов эколого-геохимической оценки состояния природных компонентов центральной части национального парка «Смоленское Поозерье» за период с 2014 по 2016гг можно сформулировать следующие рекомендации по дальнейшей оптимизации системы эколого-геохимического мониторинга территории:
для участка поселка вокруг полигона ТБО п. Пржевальское отбирать пробы почв каждый год для мониторинга содержания Zn, Сr и Ni, так как их содержания в данном районе превышают фоновые. Каждые 3 года отбирать пробы почв и донных осадков (в местах наибольшего накопления Zn, так как он является основным маркером антропогенного воздействия) на исследование содержания Cu, Cr, Zn, Ni, As, Cd, Pb, Ni.
Цинк является индикатором общего антропогенного воздействия на территории, поэтому отслеживанию его содержаний следует уделить наибольшее внимание.
Полученные данные о фоновых содержаниях тяжелых металлов в почвах потенциально чистой территории ООПТ могут также в будущем использоваться как региональные кларковые показатели для эколого-геохимических исследований всего региона.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Водяницкий Ю.Н., Ладонин Д.В., Савичев А.Т. Загрязнение почв тяжелыми металлами. М., 2012.
2. Водяницкий Ю.Н., Изучение тяжелых металлов в почвах. – М.: ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН, 2005.
3. Кобзарь А. И. Прикладная математическая статистика. - М.: Физматлит, 2006.
4. Перельман А.И., Касимов Н.С., Геохимия ландшафта. – М.: Московский государственный университет, 1999.
5. Хокс Х., Уэбб Дж., Геохимические методы поисков минеральных месторождений. Москва: Мир, 1964.
6. Газина И.А., Особенности распределения и накопления тяжелых металлов в органах и тканях рыб // Известия Алтайского государственного университета, №3, 2005. – с. 85-86;
7. Глазунова И.А., Содержание и особенности распределения тяжелых металлов в органах и тканях рыб Верхней Оби // Известия Алтайского государственного университета, №3, 2005. – с. 20-21;
8. Кононова Л.А., Зеленковский П.С., Подлипский И.И. Методика про- ведения эколого-геологической оценки состояния донных отложений озера Сапшо (национальный парк «Смоленское Поозерье») // Материалы XV межвузовской молодежной научной конференции «Школа экологической геологии и рационального недропользования».– СПб.: Изд-во СПбГУ, 2015. – С. 52-57;
9. Кононова Л.А., Зеленковский П.С., Подлипский И.И., Хохряков В.Р. Расчёт коэффициента суммарного загрязнения в почвах и донных отложениях рекреационной зоны национального парка «Смоленское Поозерье» // Материалы XVI межвузовской молодежной научной конференции «Экологические проблемы недропользования». – СПб.: Изд-во СПбГУ, 2016. – С. 260-262;
10. Кононова Л.А., Зеленковский П.С., Подлипский И.И., Фоновые содержания тяжелых металлов в почвах национального парка «Смоленское Поозерье» // Летопись природы. Тема: Мониторинг состояния и методы сохранения природных комплексов национального парка. - ФГБУ «Смоленское Поозерье», книга 10, 2015.
11. Кононова Л.А., Зеленковский П.С., Подлипский И.И., Эколого-геохимическая оценка состояния компонентов природной среды особо охраняемых природных территорий на примере национального парка «Смоленское Поозерье» // Летопись природы. Тема: Мониторинг состояния и методы сохранения природных комплексов национального парка. - ФГБУ «Смоленское Поозерье», книга 11, 2017.
12. Копцик Г.Н., Ливанцова С.Ю. Разнообразие, свойства и экологическое качество почв лесных биогеоценозов Национального парка «Смоленское Поозерье» // Лесоведение, №3, 2003, с. 15-26;
13. Курилов П.И., Федотов П.С., Круглякова Р.П., Шевцова Н.Т. Формы нахождения тяжёлых металлов в донных отложениях Азовского моря // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. №9 – 2007. – С. 58-62;
14. Петухов, С.А. Распределение микроэлементов группы тяжелых и переходных металлов в органах и тканях рыб // Экологические аспекты химического и радиоактивного загрязнения водной среды. – М., 1983.
15. Подлипский И.И., Зеленковский П.С., Седнева Л.В. Характеристика почвенного покрова территории национального парка «Смоленское Поозерье». // Материалы «VII молодежный конгресс по итогам практик». М., 2015, с. 124-126;
16. Подлипский И.И. Методика эколого-геологической оценки территории полигона бытовых отходов (пос. Пржевальское, Смоленская область). // Материалы IV международных чтении памяти Н.М. Пржевальского: «Творческое наследие Н.М. Пржевальского и современность». Смоленск: Изд-во «Манжета», 2014, с. 120-123;
17. Терехова А.В., Подлипский И.И., Зеленковский П.С., Хохряков В.Р., Разработка сети пробоотбора для комплексного эколого-геологического мониторинга территории национального парка «Смоленское Поозерье». // Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной памяти профессора В.А. Шкаликова Природа и общество: в поисках гармонии Сборник научных статей: материалы докладов. Смоленский гуманитарный университет; ответственный редактор: Е.А. Бобров. Смоленск, 2016, с. 150-155;
18. Терехова А.В., Попова Е.А., Зеленковский П.С., Подлипский И.И., Хохряков В.Р. Эколого-геохимический мониторинг состояния оз. Сапшо и пос. Пржевальское. Методика. (Национальный парк "Смоленское Поозерье"). // Актуальные проблемы геологии, геофизики и геоэкологии северо-запада России. Труды XXIV Молодёжной научной конференции, посвященной памяти чл.-корр. АН СССР К.О. Кратца / Ред. Ф.П. Митрофанов. Апатиты: Изд-во: К & М, 2016, с. 197-201;
19. Терехова А.В., Подлипский И.И., Зеленковский П.С., Хохряков В.Р., Геохимия Почв НП "Смоленское Поозерье". // Тезисы докладов Восьмого Молодежного Конгресса по итогам практик. Разведка и добыча горючих ископаемых, геология, география, экология, учебные практики, нефтехимия, Москва, 2016, с. 205 – 207
СОЗДАНИЕ КОМПЛЕКСНОЙ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ТРОПЫ В НАЦИОНАЛЬНОМ ПАРКЕ “СМОЛЕНСКОЕ ПООЗЕРЬЕ”
Зеленковский П.С., Подлипский И.И., Беляев А.М., Терехова А.В., Гузев В.Е., Копылова В.И., Зернов О.И. (СПбГУ, Санкт-Петербург), В.Р. Хохряков (национальный парк “Смоленское Поозерье”, пос. Пржевальское)
ESTABLISHMENT OF INTEGRATED ENVIRONMENTAL TROPHY IN THE NATIONAL PARK "SMOLENSK LAKELAND"
Zelenkovsky PS, Podlipsky II, Belyaev AM, Terekhova AV, Guzev V.Y., Kopylova V.I., Zernov O.I.
(St. Petersburg State University, St. Petersburg), V.R. Khokhryakov
(The national park "Smolensk Lakeland ", Przhevalskoe)
В преамбуле к Федеральному закону “Об особо охраняемых природных территориях” указано, что их назначение, в числе прочего - экологическое воспитание населения, которое реализуется, в том числе, путем создания экологических троп. Экологическая тропа – это оборудованная, чаще всего пешеходная дорожка, проложенная по территории природного резервата, для знакомства посетителей с его природными богатствами.
Понятие «природная (экологическая) тропа» появилось в США в начале ХХ века. Это объясняется тем, что именно в США основой заповедного дела еще в XIX национальный парк, одной из главных задач которого является именно экологический туризм. В России первая пешеходная тропа – «Голицынская» – была вырублена вдоль скал в Крыму в 1916 году (существует до сих пор).
Основной задачей резервата при организации экологического туризма на своей территории является соблюдение строгих экологических норм и ограничений, контроль антропогенного воздействия на природные системы. Строгий мониторинг позволяет найти баланс между доходами от такой деятельности (которые, безусловно, необходимы для развития любой особо охраняемой территории) и требованием сохранения природных богатств. Это позволяет успешно реализовать на практике главный принцип устойчивого развития (природопользование, не приводящее к деградации ресурсов), поскольку для восстановления и охраны ресурсов используется часть выгод от развития экологического туризма.
Организованный экологический туризм уже сейчас охватывает 10–15 % туристического рынка России. В отличие от обычных видов туризма экотуризм не требует столь развитой туристской инфраструктуры (отелей, ресторанов, досуговых учреждений) из расчета на одного туриста и на каждый рубль прибыли, а, следовательно, характеризуется гораздо меньшей ресурсоемкостью [2]. К примеру, доходы от работы любого американского национального парка (связанные в основном с туризмом) составляют не менее 40 долл. США на 1 га, тогда как использование их в качестве сельскохозяйственных угодий принесло не более 0,80 долл. США, даже с применением наиболее прогрессивных способов ведения хозяйства [3].
Основные цели создания экотроп можно объединить в две группы:
1) эколого-просветительская (сочетание активного отдыха посетителей экотропы в природной обстановке с расширением их кругозора и формирование экологической культуры – как части общей культуры взаимоотношений между людьми и между человеком и природой).
2) природоохранная (локализация посетителей природной территории на определенном маршруте) [5].
К основным инфраструктурным элементам тропы относятся:
1. Оборудованная экологическая тропа - поверхность, по которой идет посетитель.
2. Полоса отчуждения - расчищенная для безопасности и примыкающая непосредственно к тропе территория.
3. Маршрутный коридор - комбинация всех элементов, которые посетитель может видеть на маршруте и которые влияют на его восприятие в целом (сама тропа, полоса отчуждения и вся территория, которая просматривается с тропы).
4. Буферная или защитная зона - территория, примыкающая к тропе и скрывающая все, чему не следует попадать в поле зрения посетителей: например, строительство зданий, проведение горнодобывающих работ и лесоразработок. Кроме того, эта зона может служить для защиты уязвимых ландшафтов от посетителей и самой тропы от воздействия неблагоприятных геологических и других природных процессов [6].
К оборудованию экологической тропы относится дорожка (иногда деревянный настил, расположенный над поверхностью земли), места отдыха, информационные щиты, малые архитектурные формы (например, реконструированные исторические, или природные объекты). Экологическая тропа может быть рассчитана на разные категории посетителей в зависимости от их уровня подготовки: преподавателей и студентов; школьников и детей дошкольных образовательных учреждений; неспециализированных туристов и отдыхающих. Правила поведения на экологической тропе продиктованы требованием сохранения природной среды в рамках особо охраняемой природной территории: запрещено любое воздействие на растительность и животных, (вплоть до громких звуков, которые могут напугать птиц и животных), курение и розжиг костров и т.д.
Однако указанный перечень природоохранных мер, безусловно, не может быть достаточным. Поскольку главной задачей любой ООПТ является сохранение природных комплексов, то при организации любой экологической тропы, необходимо провести подробный анализ и расчет допустимости будущих нагрузок. Этот контроль должен включать как предварительные рассчеты, так и последующий мониторинг.
Примером таких оценок может служить расчет туристической ёмкости участка (Тархова и др., 2013). В основу расчета экологической (туристической) ёмкости лесного участка могут быть положены следующие показатели: значения допустимых нагрузок, установленных лесохозяйственным регламентом, данные лесотаксационных выделов по преобладающей древесной породе и типу лесорастительных условий, также учитывалась площадь лесного участка, применялись поправочные коэффициенты: стадий дигрессии, ландшафтной доступности и экологического воздействия [7].
Формула, используемая для расчета туристической емкости лесного участка, имеет следующий вид:
где Те/чел - туристическая емкость; S – площадь участка тропы; Клд × Кстд / Кэв – поправочные коэффициенты соответственно ландшафтной доступности, стадий туристической дигрессии и экологического воздействия.
Как видно из формулы, все коэффициенты характеризуют природные условия, которые не меняются со временем, за исключением коэффициента дигрессии. Отсюда следует, что планирование нагрузки на экологическую тропу следует начинать с подробных экологических исследований, которые дадут полную информацию о состоянии и устойчивости экологических систем, а затем, на стадии использования тропы, проводить регулярный мониторинг показателя дигрессии, для корректировки нагрузки.
Помимо методики определения туристической емкости, для контроля состояния природной среды на территории экологической тропы, следует использовать и всю полноту эколого-геохимических методов. На этапе проектирования маршрута необходимы эколого-геохимическая съемка состояния компонетов природной среды. Данные о химическом составе различных сред (почв, природных вод, донных осадков, биоты) могут быть положены в основу эколого-геохимического мониторинга, который является эффективным инструментом контроля антропогенной нагрузки на территорию.
По информативности экологические тропы делят на исторические, дендрологические, ботанические, зоологические, геологические, акватические и комплексные. Выделяют следующие виды троп: природные, прогулочно-познавательные, туристические познавательные, экологические учебные, краеведческие, лечебно-оздоровительные (терренкуры) [4].
Различие между типами экологических троп заключается как длине и типе туристического маршрута (количество дней, типу передвижения), так и в функциональной нагрузке (познавательный, оздоровительный туризм).
Важнейшим вопросом при создании экологической тропы является её информативная нагрузка. Маршрут может быть посвящен отдельным природным объектам (озеро, дубрава), или видам животных, так природным и историко-культурным комплексам.
Наилучшим, на наш взгляд, вариантом информационной наполненности экологической тропы является комплексная тематика, которая бы связывала природные комплексы, как местообитание животных, растений, и истории развития человеческого общества на данной территории.
Прекрасным примером такого комплексного подхода являются экологические маршруты национального парка “Смоленское Поозерье” (Смоленская обл.).
Рекреационные ресурсы национального парка “Смоленское Поозереье”, на примере района оз. Дго.
Национальный парк «Смоленское Поозерье» расположен в северо-западной части Смоленской области. Рассматриваемая в данной работе территория расположена в пределах Демидовского района возле посёлка Пржевальское. Парк был основан в 1992 году, в 2002 году был включен во Всемирную сеть биосферных резерватов ЮНЕСКО.
Одним из важных направлений данного резервата является экологическое просвещение. Национальный парк имеет в своем “активе” несколько экологических маршрутов различной тематики. Экологическая тропа “К истокам”, протяженностью 4 км расположена в самом центре национального парка (начинается в 2 км от центральной усадьбы национального парка). Название тропы связано с древними племенами славян кривичей, проживавших на этой территории в окружении озер и рек, которые играли в их жизни значительную роль. Прекрасный вид на озеро Сапшо - визитную карточку национального парка открывается со смотровой площадки. Тропы “В царстве бурого медведя” “В гости к бобрам” посвящены особенностям жизни и повадкам отдельных животных, населяющих национальный парк. Маршрут “Преданья старины глубокой” носит этнографический характер.
Экологическая тропа, в основном, имеет своей целью не просто прогулку по территории резервата, а посвящена какой-либо тематике, и проложена таким образом, чтобы максимально раскрыть её. Великолепным примером тропы, посвященной наблюдению за птицами, является маршрут в национальном парке «Смоленское Поозерье» – “Вокруг Поозерья”. Тропа частично проходит вдоль оз. Бакланово, на котором оборудованы смотровые платформы, с информационными щитами, выходящие на озеро и описывающие обитающих там водоплавающих птиц. Далее тропа сворачивает в лес, и прочие щиты посвящены экосистеме леса.
Одним из перспективных экологических маршрутов в национальном парке «Смоленское Поозерье» является тропа, посвященная древней истории данной территории, а именно языческому периоду, в комплексе с геологической характеристикой происхождения природных объектов. Первые сведения об археологических памятниках рассматриваемой территории встречаются в записках путешественников XVI в., следовавших в Москву и отметивших многочисленные курганы в окрестностях г. Смоленска [1].
На территории национального парка в районе озера Дго расположены несколько обрядовых объектов языческого периода (один сохранившийся – камень “Рода”) и несколько воссозданных (святилища “Триглав”, “Перуна”, ”Велеса”, ”Лады”). Маршрут включает пешеходную и лодочную части (рис. 1). Указанные святилища представляют собой один, либо несколько валунов различных горных пород расставленных по кругу, и оформленных особым образом (см. рис.).
Поскольку все перечисленные культовые сооружения создавались с использованием материала, распространенного на данной территории (как в древние времена, так и при современных реконструкциях), то каждое из сооружений – это не только исторический объект, но и “собрание” наиболее интересных и представительных (поскольку для культовых сооружений использовался лучший материал) образцов горных пород.
Геологическое строение данной территории связано с различными гляциальными отложениями, поэтому образцы горных пород, из которых были созданы, а ныне воссозданы, древние культовые сооружения, представляют собой валуны из морены Валдайского оледенения.
Петрографическое разнообразие горных пород, которые оказались в составе моренных отложении, позволяют не только оценить масштабность процесса и территорию, которая была подвержена воздействию ледника, но и познакомиться с различными типами горных пород Балтийского щита, с которого и был “собран” этот материал.
Рассмотрим это разнообразие на примере каменного материала одного из воссозданных святилищ (святилище “Велеса”, на рис. 1, №4). Святилище представляет собой круглую возвышенность диаметром 10 метров. Она окружена рвом и земляным валом. Вокруг стоят Камни-Хранители, а внутри Камни-Тотемы, на них есть следы символов и надписей. В центре, рядом с чуром - Камень Велеса, имеющий лунку и жёлоб для стока воды (форма камня дает все основания предполагать, что он подвергся обработке со стороны человека и действительно являлся частью культового сооружения). Внутри вала стоят (от входа по часовой стрелке) шесть камней тотемных животных и птиц, помощников Велеса: Медведя, Волка, Сокола, Ворона, Сапсана, Рыси, а также комплекса “привратных” валунов (рис. 2).
Центральный камень “Велес” (рис. 2) представляет собой плагио-микроклиновый гранито-гнейс с линзой микроклинового пегматита. Текстура: полосчатая, гнейсовидная, порфировидная. Основные минералы: кварц, плагиоклаз, калиевый полевой шпат, биотит, альмандин. Условия образования: доорогенные метаморфизованные песчано-глинистые отложения или разгнейсованные граниты, посторогененые метасоматические пегматиты.
Камень «Волк» диагностирован как посторогенный (постскладчатый) крупно-гигантозернистый пегматоидный микроклиновый гранит с порфировидной текстурой. Минеральный состав: кварц, калиевый полевой шпат, плагиоклаз, биотит, гранат (альмандин). Камень “Ворон” - синорогенный (синскладчатый) плагиоклазовый диорит. Камень “Сапсан” представляет собой посторогенный крупно-гигантозернистый пегматит или пегматоидный микроклиновый гранит, основные минералы: кварц, калиевый полевой шпат, плагиоклаз, биотит, гранат (альмандин). Условия образования пород и микроклинового гранита «Волк» и «Сапсан» и плагиоклазового диорита «Ворон» - посторогенные гипабиссальные интрузивы.
Камень “Рысь” (рис. 2, ё) - плагио- микроклиновый гранито-гнейс и один из «привратных» камней - микроклинизированный гранито-гнейс (рис. 2, ж). Условия образования также сходны с условиями образования плагио-микроклиновый гранито-гнейса «Велеса»: метаморфизованные песчано-глинистые отложения или разгнейсованные граниты. Область сноса всех этих образцов, тем не менее, схожая – это палеопротерозойская Раахе-Ладожская зона (Свекофеннский складчатый пояс протяженностью более 1000 км и шириной до 80-100 км), прошедшая в своем развитии последовательно этапы спрединга, субдукции, коллизии и аккреции. Город Раахе находится в северо-западной части Финляндии на берегу Ботнического залива.
Существенно отличными от рассмотренных выше образцов является камень “Медведь” и “Сокол”. Первый образец - это кварц-полевошпатовый порфир (риолит) формации гранитов рапакиви; второй - посторогенный микроклиновый гранит. Условия образования этих пород отличны: первый - это вулканиты рапакиви, второй образец связан с гипабиссальными интрузивами, однако область сноса одна: Выборгский или Салминский массив гранитов рапакиви.
Многообразие представленных горных пород, их богатый минеральный состав позволяет создать принципиально новый подход к представлению этно-культурной тематики экологической тропы, наполнив её естественно-научной информацией.
Оригинальность предлагаемой экологической тропы связана с двойной смысловой нагрузкой: с одной стороны посетителям будет предложено окунуться в древнюю историю и ознакомиться со славянскими языческими верованиями и обрядами, реконструированными на святилищах, с другой с