Проектирование экологических каркасов

Отдельные ООПТ и ОПТ могут выполнять функции сохранения ландшафтного и биологического разнообразия, эталонных и уникаль­ных ландшафтов и т.п., однако для решения стратегической задачи всего заповедного дела — поддержания экологического баланса в от­дельных регионах и географической оболочке в целом — их недоста­точно. Один из возможных подходов к решению этой задачи — созда­ние экологических каркасов.

Под экологическим каркасом (ЭК)понимается вся совокупность геосистем (как естественного, так и искусственного происхождения) в пределах какой-либо территории, выполняющих специфические экологические функции.

Эти функции определяются высокой информативностью природ­ных комплексов (уникальностью, репрезентативностью и/или разно­образием), способностью существенно влиять на экологические па­раметры среды в регионе (средообразующая способность), исключи­тельностью природно-ресурсного потенциала (наличие ключевых местообитаний ресурсно-ценных видов биоты, наличие зон формиро­вания водного стока), выдающимися эстетическими достоинствами ландшафтов и др. Таким образом, экологический каркас — понятие более широкое, чем сеть ООПТ и ОПТ, поскольку включает в себя не только собственно охраняемые территории, но и другие природные и природно-антропогенные объекты, выполняющие специфические экологические функции.

На картах, космических снимках такая совокупность объектов вы­глядит как пространственно сообщающаяся сеть природных и полупри­родных территорий, т.е. «каркас». ЭК отличаются как территориальной взаимосвязанностью (неразрывностью), так и системной целостностью: каждый элемент ЭК, выполняя присущую ему функциональную роль в поддержании экологического баланса, связан с другими, усиливая их экологическую значимость (свойство эмерджентности).

Экологический каркас состоит из четырех основных элементов: узловых структур, траспортных коридоров, буферных зон и террито­рий экологической реставрации.

Узлы экологического каркаса— территории, выполняющие преимущественно средообразующие функции, непосредственно обеспечивающие поддержание экологического баланса, биораз­нообразия и оказывающие влияние на значительные площади прилегающих территорий.

К их числу относятся верхние звенья ландшафтных катен (между­речные равнины, особенно с сохранившимися участками зональной растительности, верхний ярус горных систем), крупные мало нарушенные лесные массивы, болотные системы, верховья основных рек, ареалы интенсивного подземного стока, «информационные узлы», обладающие повышенным биологическим и ландшафтным разнооб­разием, и др.

Транспортные коридоры — территории, выполняющие преимущественно транспортные функции, т.е. представляющие собой основные магистрали вещественно-энергетического обмена меж­ду узлами.

Это прежде всего «кровеносная система ландшафта» — долины рек и ручьев, овражно-балочная сеть, «коридоры» движения приземного слоя воздуха, подземных вод, миграционные маршруты животных и т.п. Транспортные коридоры служат местами транзита воды и различ­ных растворенных веществ, а также территориями, благодаря кото­рым поддерживается обмен живыми организмами между узлами эко­логического каркаса. В незначительно преобразованных ландшафтах транспортные коридоры существуют в виде широких переходных по­лос между узлами ЭК. В староосвоенных регионах транспортные кори­доры часто бывают редуцированы до узких линейных полос — «эко­логических мостов». Если топографическая целостность транзитных территорий нарушена (например, линейными коммуникациями), но экологические связи сохранились, то говорят о фрагментарных или прерывистых коридорах.

Для предотвращения деградации вследствие негативного антро­погенного влияния окружающей среды узлы экологического каркаса и транспортные коридоры необходимо окружить буферными зонами — аналогами охранных зон вокруг ООПТ, защищающими их от вне­шних воздействий.

Территории экологической реставрации — земли, на которых восcтанавливаются природные геосистемы.

Необходимость выделения этой структурной составляющей связана с тем, что в староосвоенных регионах сохранившиеся природные тер­ритории обычно не формируют каркас, поскольку экологическая ин­фраструктура ландшафта разорвана вследствие сельскохозяйственного освоения, селитебных земель и пр. Таким образом, встает задача соедине­ния «разрывов» экологического каркаса. Как показывает практика, для этого чаще всего требуется восстановление экологических коридоров.

Кроме того, в староосвоенных регионах в ЭК, как правило, вклю­чаются искусственные объекты, исторически не свойственные дан­ному ландшафту, но необходимые для поддержания его стабильности в условиях интенсивной хозяйственной деятельности, поскольку не всегда возможно обеспечить это естественными экологическими ре­гуляторами. Примерами искусственных регуляторов служат полезащит­ные и придорожные лесополосы, валы-микротеррасы, прокладывае­мые поперек склона и препятствующие развитию эрозии, пруды и др.

В соответствии с иерархической организацией ландшафтной оболочки экологические каркасы также проектируются на разных иерархических уровнях. На локальном уровне конструирование ЭК происходит в основном для природных комплексов ранга урочищ и фаций. Большую роль в создании экологического каркаса играют так называ­емые микрорезерваты. Это могут быть отдельные холмы, балки, рощи, фрагменты естественных лугов, участки рек и ручьев, места выходов грунтовых вод, небольшие озера, болота и т.п. Все эти объекты имеют исключительное значение для формирования экологически сбалансированной пространственной структуры ландшафтов, особенно в староосвоенных регионах.

На региональном уровнеосновной единицей геосистемной иерархии служат более крупные природные комплексы, как правило, ранга ланд­шафт и местность. Среди различных категорий ООПТ большое значе­ние здесь имеют охраняемые ландшафты. Данная категория ООПТ ши­роко представлена за рубежом, однако в нашей стране она пока не получила распространения. Основные задачи, возлагаемые на области охраняемых ландшафтов в странах Центральной и Восточной Европы (а в некоторых государствах, например, в Австрии, Польше они зани­мают около 20% площади страны), — это обеспечение строгого соблю­дения всех правил и норм охраны природы, формирование экологичес­ки сбалансированных ландшафтов, уход за ландшафтом, сохранение культурного наследия, организация отдыха населения и т.п. Последова­тельное решение этих задач приводит к тому, что в отечественной гео­графии обычно подразумевается под термином «культурный ландшафт», т.е. природный комплекс со сбалансированными экономическими, социальны­ми и экологическими функциями и высокими эстетическими достоинства­ми, обеспечивающий соответствующее качество жизни населения.Пример построения ЭК на региональном уровне представлен на рис. 38.

На макрорегионалъном уровне основными структурными ячейками при формировании ЭК служат физико-географические провинции, области и страны. Пример построения подобного внугриконтинентального ЭК представляет Панъевропейская стратегия сохранения биологи­ческого и ландшафтного разнообразия. В рамках стратегии все страны панъевропейского пространства обязались спланировать и создать к 2010 г. Панъевропейскую экологическую сеть территориальной охраны приро­ды. Создание сети предполагает выявление всех наиболее ценных для сохранения биоразнообразия территорий и обеспечение их охраны в рамках единой функционально и территориально связанной системы, включающей ядра сети, экологические коридоры, буферные зоны и восстановленные природные и полуприродные территории.

Проблема сохранения природоохранных объектов в етароосвоенных регионах. В природе имеет место общесистемный закон растворения системы в чуждой среде, который формулируется следующим образом: «..инди­видуальная система, работающая в среде с уровнем организации более низким, чем уровень самой системы, обречена: постепенно теряя струк­туру, система через некоторое время растворится в окружающей среде».* То же утверждает и теория островной биогеографии. Изменение характера островной биоты вследствие изолированности происходит под влиянием эффекта инсуляризации(от лат. insula — остров) и приводит к ряду следствий: обедненному составу флоры и фауны, возрастанию плотности населения отдельных видов, увеличению размеров их эколо­гических ниш, потере со временем видового разнообразия и т.п.

Во многих районах ООПТ включены острова, со всех сторон окру­женные природно-антропогенными ландшафтами. По мере хозяйствен­ного освоения их островная обособленность усиливается, что сказыва­ется на протекающих в них процессах, биоразнообразии и др. Все это обусловливает необходимость учитывать основные положения остров­ной биогеографии при проектировании природоохранных объектов,

В частности, необходимо иметь в виду, что даже в крупных резерва­тах с экологически полноценными границами сохранение стабильных и богатых видами экосистем в течение длительного времени вряд ли осу­ществимо, так как будет действовать эффект инсуляризации. Скорость вымирания видов при этом прямо зависит от размеров территории. Чем меньше площадь ООПТ и чем больше степень изолированности, тем интенсивнее идет так называемый «фаунистический коллапс».

Для оценки вероятности вымирания популяции из-за генетичес­ких изменений обычно используются два критерия: эффективная чис­ленность популяции и продолжительность ее существования. Установ­лено, что для кратковременного существования популяции млекопитающих (в пределах 100 лет) достаточна эффективная численность в 50 особей, а для более продолжительного сохранения (несколько со­тен лет) она должна быть примерно в 10 раз больше, что обеспечит адаптивные процессы в популяции*. На основе этих цифр может рас­считываться площадь некоторых типов природоохранных объектов. В данном случае исходят из допущения о том, что территория, зани­маемая популяцией крупных хищников, находящихся на вершине тро­фической пирамиды, должна быть достаточна для остальных видов, здесь обитающих. Поэтому при установлении минимальной величины ООПТ ориентируются на площадь, необходимую для существования минимальной жизнеспособной популяции крупных хищников. В то же время возможность выделения территории для популяции крупных хищ­ников из расчета 500 особей часто остается в сфере теории или каких-то исключительных условий, так как требует огромных площадей.

Один из способов минимизации эффекта «фаунистического кол­лапса» — уменьшение эффекта изолированности путем снижения ан­тропогенных нагрузок в окружающих ООПТ ландшафтах, организа­ция экологических коридоров и создание буферных зон вокруг резер­ватов. Оптимальная площадь буферной зоны вычисляется по формуле:

и₂=[<1-2)-^1/г-1К;

где Z — константа, A_xvlA₂ — площади резервата и буферной зоны соответственно. При Z, равном 0,25, оптимальная площадь буферной зоны в 2,16 раза больше площади самой ООПТ. Если заповедник имеет форму круга с радиусом Щ то буферная зона должна иметь форму охватывающего его кольца с внешним радиусом R = 1,78./?,. При ломаной границе ООПТ оптимальная величина буферной зоны вычисляется по координатам вершин многоугольника, аппроксимирующего границу резервата**.

Еще один важный аспект, который необходимо учитывать при проектировании, — форма и характер границ ООПТ. Теоретически оптимальной должна быть конфигурация, способная при наимень­шей площади обеспечить репрезентативность природных комплексов, сохранить биоразнообразие и поддерживать необходимую устойчивость. Наиболее подходящей является форма круга, из всех геометрических фигур одинаковой площади имеющая наименьший периметр. Это со­кращает протяженность границ ООПТ и тем самым снижает число точек соприкосновения с прилегающими природно-антропогенными ландшафтами. Кроме того, форма круга минимизирует расстояние при перемещениях внутри ООПТ, что важно для иммиграции видов***.

* Хильми Г. Ф. Основы физики биосферы. Л., 1966,

* См.: Биология охраны природы. М., 1983.

** См.: Суханов В. В. К расчету оптимальной буферной зоны заповедника // Экология. 1993. № 1. С. 100-102.

*** См.: Соколов В. Е. и др. Экология заповедных территорий России. М., 1997.