Экологическая сеть – территориальная система решения экологических проблем ноосферы

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 577.456

Экологическая сеть - территориальная система решения экологических проблем ноосферы

А.Г. Шапарь,

О.А. Скрипник

Институт проблем природопользования и экологии НАН Украины,

Днепропетровск



Обґрунтовані уявлення про біогеоценоз (БГЦ) як одиницю формування екологічної ме-режі. Розроблені ландшафтно-гідрографічні принципи створення екологічної мережі. Сфо-рмульована концепція техногенного парку в якості реставраційного елемента. Обґрунтова-ні методи активізації самовідновлення біогеоценозів. Розроблена система кількісних показ-ників відбору, оцінки та моніторингу екологічної мережі.



Обоснованы представления о биогеоценозе (БГЦ) как единице формирования экологической сети. Разработаны ландшафтно-гидрографические принципы создания экологической сети. Сформулирована концепция техногенного парка в качестве реставрационного элемента. Обоснованы методы активизации самовосстановления биогеоценозов. Разработана система количественных показателей отбора, оценки и мониторинга экологической сети.

техногенный биогеоценоз экологический сеть



Введение. Ноосферный этап развития привнес в биосферу вместе с разумом в каче-стве "новой геологической силы" экологиче-ские проблемы, которые сегодня переходят в разряд глобальных [1]. Потеря видового и экосистемного биоразнообразия привела в список исчезающих 145 видов позвоночных животных и 430 видов сосудистых растений (10 % флоры), степные сообщества, образующие основной зональный элемент растительности Украины. Деградация и опустынивание земель сопровождаются не только гибелью биогеоценозов, но и истощением ресурсов окружающей среды (земельных, растительных и др.). Более 70% черноземов Украины в разной степени подверглись деградации в двадцатом веке.

Территории, утратившие почвенный и рас-тительный покров, теряют возможности орга-низации системы землепользования - основы хозяйственной деятельности человека. Опус-тели ранее процветавшие районы Междуречья, Сахары, Ближнего Востока, где произошла замена степных и пойменных биогеоценозов (БГЦ) на эродированные пустынные. Сегодня это происходит в Приаралье [2]. Существование человека в зоне экологического бедствия требует постоянного притока капитала (Норильск, Магадан, Дудинка, Шевченко, Кировск, Кувейт, Объединенные Арабские Эмираты).

Одним из перспективных инструментов формирования устойчивого развития террито-рии является экологическая сеть, единая территориально-функциональная система, спо-собствующая решению экологических про-блем. В Европе созданы и успешно действуют программы EKONET, EMERALD, NATURA-2000. В Украине осуществляется программа формирования экологической сети 3.

БГЦ территориальная единица форми-рования экологической сети. Система при-родных БГЦ остается основой устойчивого землепользования территорий. БГЦ сохраняет, как всякая живая система, способность к саморегуляции через сохранение биоразнообразия [4]. БГЦ содержит почву как консервативный элемент, которая способствует восстановлению БГЦ после его нарушения [2,5]. Фитоценоз, зооценоз, микробоценоз обеспечивают возобновление БГЦ [6]. Эволюция БГЦ при-вела к созданию гомеостаза экосистемы, кото-рая обеспечивается круговоротами вещества и потоками энергии, консорциями, биоразнооб-разием, запасами органического вещества [7].

Сохранение БГЦ является ключом к реше-нию экологических проблем территории [8].

БГЦ находятся и функционируют в преде-лах геосистем [9]. Геосистемы определяют особенности и свойства БГЦ (структуру, диф-ференциацию элементов, целостность). Уни-версальными территориальными системами являются ландшафты [10-13].

Традиционно землепользование связывает-ся, в первую очередь, с пахотными землями, и почвами, элементом БГЦ, который сохранился в результате антропогенного воздействия. Сенокосное, пастбищное, лесное землепользование связано, прежде всего, с использованием фитоценоза, продукционного элемента БГЦ. Совершенно оригинальным видом землепользования стало в начале ХХ века заповедание (выделение участков земель с сохранившимся природным БГЦ покровом) [14]. Заповедание позволяет уберечь от распада эталонные БГЦ, обеспечить возобновление экосистем, биораз-нообразия, ресурсов, использовать рекреаци-онный, эстетический, интеллектуальный по-тенциал природных сообществ. Перед лицом современных экологических проблем теория и практика заповедного дела стали особенно актуальными [15-18].

Очевидно, что успешное землепользование возможно только в системе, соответствующей геосистемам конкретной территории [13]. Существование островов заповедных территорий, выделенных чаще случайно [19], чем за-кономерно, не может удовлетворять совре-менным требованиям. Сегодня формируется территориальная система экологической сети, адекватная существующим геосистемам и осуществляющая функции регуляции, возоб-новления, восстановления БГЦ земель [20,21,3].

Очевидно, что территориальная система экологической сети может, должна состоять из территориальных объектов, которыми являются БГЦ. Сохранение биоразнообразия, охрана и возобновление водных, земельных и др. природных ресурсов, противодействие деградации земель являются результатом и следствием сохранения, восстановления, регуляции и возобновления БГЦ.

БГЦ, таким образом, представляет собой единицу строения - "кирпичик" или, точнее, "узелок" экологической сети. БГЦ формируют ландшафты [22], территории, ландшафтное разнообразие. Центральным элементом систе-мы БГЦ является почва [2,5,7]. На нее замы-каются круговороты веществ и потоки энер-гии, ее стабильность создает предпосылки к восстановлению БГЦ. Почва представляет собой "память" ландшафта. В почвенном про-филе накапливаются материальные свидетель-ства истории развития БГЦ территории (мор-фология, споры и пыльца, фитолиты и др.). Почва является результатом действия факто-ров, образующихся или перераспределяющих-ся в геосистемах. В этом смысле справедлива формула В.В.Докучаева: " почва - зеркало рельефа".

Аналитическое исследование рельефа по-зволяет сегодня выделять основные точки и линии, характеризующие "скелет" или "кар-кас" рельефа [23,24]. Максимумы аппрокси-мирующей функции являются вершинами холмов, минимумы - днищами котловин, геометрические места максимумов сечений земной поверхности профильными плоскостями представляют собой водоразделы, а геометрические места минимумов - тальвеги. Аналитический "каркас" рельефа территории является внутренней и объективной предпосылкой формирования территориальных систем и, в том числе, экологической сети.

Объективной основой формирования эко-логической сети территории могут стать мате-риалы, полученные средствами дистанционного зондирования [25-27]. Сравнение аэро- и космических снимков, последовательно снятых во времени, позволяет выявить основные тенденции развития биогеоценотического покрова (рост оврагов, развевание песков, вырубка лесов и др.). Снимок представляет собой отражение территории и может служить основой для составления объективных ее моделей. Дешифрование материалов съемки ДЗЗ позволяет идентифицировать экосистемное, ландшафтное, а в некоторых случаях и видовое разнообразие, и устанавливать пространственное положение перспективных объектов на территории. Успешно применяются сегодня методы выявления деградации почв и опустынивания земель [28].

Ландшафтно-гидрографические прин-ципы создания экологической сети. Из ряда рассмотренных вариантов в результате гидро-логических, почвенных, геоботанических ис-следований оптимальным представляется соз-дание экологической сети на основе гидрографической сети. Основное территориальное перераспределение вещества и энергии между биогеоценозами концентрируется в пределах гидрографической сети и определяет целост-ность образования. Гидрографическая сеть, являясь природной системой, генетически связана с оптимальной экологической сетью [30]. Проводя поверхностный сток воды, ("крови ландшафта"), гидрографическая сеть непрерывно связывает между собой природные территориальные объекты. Кроме того, выделение водо-охранных зон согласно требованиям водного законодательства будет способствовать восстановлению луговых, древесных, кустарниковых сообществ и эффективному их функционированию в качестве экологических коридоров. Возрождение малых рек будет способствовать превращению их водо-охранных зон в территории с ограниченной хозяйственной деятельностью. Таким образом, по показа-телям равномерности, репрезентативности, системности представленная схема является более оптимальной, чем традиционная. В представленной схеме гидрографическая сеть рассматривается как каркас или "скелет" эко-логической сети. Для превращения гидрогра-фической сети, которая по структуре является древовидным объектом, в полноценную экологическую сеть к основе необходимо добавить ряд ландшафтных элементов.

Водоразделы соответствующих порядков всегда служили в качестве места обитания зональных биогеоценозов. Для достижения репрезентативности экологической сети территории водоразделов должны быть ее основным ландшафтным элементом. К сожалению, водоразделы равнин в первую очередь стали объектом сельскохозяйственной деятельности и сохранились в виде агроценозов, лишенных биразнообразия, в которых сохранился в относительно неизменном виде единственный компонент - почвы. Особенно остро эта проблема проявляется в лесостепной и степной зоне. Формирование эффективной экологической сети территории требует ренатурализации зональной растительности водоразделов. Соединение таких объектов с гидрографиче-ской сетью превратит экологическую сеть в действительно сетевую структуру.

Важнейшим элементом сети следует счи-тать долины рек, естественно примыкающие к экологической сети. Здесь, до сих пор, концентрируется биоразнообразие сообществ. Для долин рек степной зоны до сих пор характерны поемные луга и леса (осокоровники, дубравы, ольшаники), аренные сосняки. На террасах долин рек распространены галофитные сообщества, солонцы и солончаки. Нерациональное использование долинных земель привело к развитию ряда деградационных процессов (эрозия, подтопление, засоление, осолонцева-ние). Сохранение этих земель возможно, час-то, лишь при условии их консервации, переводе в естественное состояние. Долины рек обычно богаты пойменными и террасовыми озерами, лиманами и болотами, которые служат убежищами не только местной фауны и флоры, но и мигрирующих птиц, насекомых и млекопитающих. Не случайно, многие из указанных в законе "природных коридоров" проходят по долинам рек Западного и Южного Буга, Днепра и Северского Донца.

Важным элементом экологической сети следует считать склоновые земли. Здесь осо-бенно остро проявляются проблемы эрозии почв и деградации природных сообществ. Консервация склоновых земель позволит ра-ционально их использовать и применить для создания экологической сети. Современные геоботанические исследования подтверждают возможность самовосстановления степей на нарушенных землях (склонах оврагов) через ряд сукцессионных стадий. Разнообразие кру-тизны склонов, почвообразующих пород, экс-позиций формирует разнообразие сообществ. Многочисленные исследования свидетельст-вуют о том, что балки степной зоны являются резервациями местного биоразнообразия. Под натиском техногенной деятельности сюда мигрировали большая часть видов местной фауны и флоры, в том числе, редких и исче-зающих. Вследствие этого, балкам будет при-надлежать важная роль в ренатурализации природных объектов.

Продолжая ландшафтный принцип класси-фикации структурных элементов экологиче-ской сети, предлагается включить в нее подо-вые понижения подовых равнин. Они пред-ставляют собой уникальные природные объек-ты, содержащие интразональные почвы и рас-тительность (Аскания-Нова и др.). Объедине-ние подов в сеть предлагается осуществлять в соответствии с особенностями структуры поч-венного и растительного покрова, ареалами популяций и видов. Лесные насаждения лесо-полос, распространенные в степной и лесо-степной зонах способны выполнять функцию объединения подов в сеть.

Техногенный парк - элемент экологиче-ской сети. В горнодобывающих регионах Ук-раины создание экологической сети столкну-лось с рядом объективных проблем. [3] Сель-скохозяйственная освоенность территории здесь достигает 85 %, распаханность - 70%. Водохранилища, отстойники, поля фильтра-ции занимают только в Днепропетровской области около 400000 га. В связи с этим природно-заповедный фонд едва достигает 0,8% территории [29]. Настоящие степи, основной зональный элемент растительности здесь не сохранились. Склоновые, псаммофитные, петрофитные степи отмечены на очень ограниченных участках в комплексах с древесной и кустарниковой растительностью ?29?.

На территориях с высокой степенью осво-енности создать эффективно действующую экологическую сеть традиционными способа-ми невозможно. Необходимо расширение площади земель природного развития, биогеоценозов на нарушенных землях (деградированная пашня, отвалы, шламохранилища, отработанные карьеры).

Одним из направлений формирования эле-ментов экологической сети может быть созда-ние техногенных парков ?31?. Зарастание на-рушенных земель часто сопровождается “взрывом” биологического разнообразия. Ис-следования железорудных отвалов Кривбасса свидетельствуют о наличие в пионерных со-обществах краснокнижных видов растений: ковыля волосистого (Stipa capillata), к. Лессинга (S. Lessingiana), гиацинтика беловатого (Hyacintella leucophea), лука подольского (Allium podolicum) и др. [32, 33]. В песчаных карьерах отмечается редкая орхидея - дремлик болотный (Epipactis polustris). Теоретически такое биоразнообразие имеет нестойкий характер, является реализацией жизненной стратегии редких видов и может исчезать в результате вторичных или катастрофических сукцессий. Практически разнообразие условий обес-печивает биоразнообразие территории в тече-ние нескольких десятилетий.

Несмотря на экологический потенциал су-ществующие техногенные территории не мо-гут быть объектом природоохранной деятель-ности согласно существующей нормативной базе. Для отражения их нового качества реставрируемых объетов экологичекой сети предлагается использовать понятие техногенного парка.

Техногенний парк -техногенная террито-рия, которая предназначена для создания условий восстановления биогеоценозов, де-градированных почв и сохранения биоразноо-бразия с использованием их в рекреационной, просветительской и природоохранной деятельности.

Для создания техногенного парка необхо-димо осуществить:

* организацию екологического монитори-нга територии;

* нейтрализацию источников мутагенного, токсичного, деградационного и других вредных влияний;

* формирование искусственных ландшаф-тов в зависимости от целей использования;

* активизацию восстановления биогеоце-нозов;

* зонирование территории в соответствии с предполагаемым использованием;

* создание системы исследований восста-новительных процессов.

При использовании техногенных парков в качестве элементов экологической сети особо-го внимания требует организация эффектив-ной системы экологического мониторинга, так как они наследуют экологические риски техногенных объектов. Последние можно прогнозировать теоретически, исходя из особенностей применявшихся технологий. Для серных месторождений Львовщины угрозу биогеоценозам самовосстановления несут минерализованные сульфатные поверхностные и грунтовые воды, повышенное содержание сероводорода в атмосфере и др. Для рудных месторождений Кривбасса актуальным является контроль содержания тяжелых металлов в водах, почвах, породах. Система экологического мо-ниторинга должна отражать и контролировать ход процессов восстановления биогеоценозов, вторичные растительные сукцессии, формирование почв.

Если мониторинговые исследования позволили выявить мутагенное, токсичное, деградационное или другое вредное влияние, территория не может использоваться в экологической сети до устранения вредных источников.

Мутагенное влияние (загрязнение радио-нуклидами, химическими мутагенами) будет изменять естественный ход формирования биоразнообразия, может влиять на ход эволю-ции, снабжать популяции дефектным генети-ческим материалом, изменяя генопласт, нару-шать регуляцию биогеоценозов.

Токсическое влияние (тяжелые металлы, пестициды, сероводород, фенолы, фтор и др.) не позволит использовать рекреационный потенциал техногенного парка. Токсины будут постоянно инициировать гибель живых организмов, деформировать их онтогенетическое развитие, препятствовать миграции и расселению.

Деградационное влияние могут осуществ-лять эрозия почв, оползни, карстообразование. Они будут препятствовать формированию стабильных стадий развития биогеоценозов, которые регулярно будут разрушаться.

Для оценки уровня экологической безопасности системы по і-му фактору предлагается использовать общую формулу:

Si = i (Ki - 1),

где Ki = Сi/ Ni.

Здесь Si - показатель угрозы экологической безопасности; i - эквивалентный коэффициент вредности; Ki - относительный к норме коэффициент; Сi - концентрация і-го вещества; Ni - норма і-го вещества.

Если Сi=Ni, Ki=1, показатель угрозы экологической безопасности равен 0.

Если Сi Ni, угроза экологической безо-пасности все более нарастает с увеличением Сi.

Если Сi Ni, угроза экологической безо-пасности приобретает мнимый характер.

Превращение отработанных техногенных территорий в техногенные парки должно со-провождаться не только сменой содержания землепользования, но и изменением формы. Примером такой трансформации может слу-жить сегодня получивший статус памятника природы парк на месте Александровского марганцево-рудного карьера, запасы которого были исчерпаны (г. Орджоникидзе Никопольского района Днепропетровской области). Техногенный парк включает лесопарковую зону (76 га), водоем с проточной водой, песчаные пляжи, зоологический уголок, участки покоя для птиц и млекопитающих, террасы со с спортивными и детскими площадками. По существу, техногенными парками являются заказники «Визирка» (60га) и Богдановский (1147га). Сегодня проводятся исследования и проектирование техногенного парка «Кодацька фортеця» на месте отработанного Старокодацкого гранитного карьера.

Техногенные парки на месте техногенных территорий обладают охранной, транспортной, коммуникационной инфраструктурой, которая находит применение в новых условиях. Успешное функционирование техногенного парка обеспечивается соответствующим зониро-ванием территории.

Активизация самовосстановления био-геоценозов. Восстановление биогеоценозов предусматривает ряд этапов 34. Перспектив-ным является самовосстановление раститель-ных сообществ на нарушенных землях, при котором природа сама выбирает адекватный путь развития сообществ. Задача состоит в том, чтобы активизировать, ускорить природ-ные процессы самовосстановления.

Исследование субстратных свойств сла-гающих отвалы пород карьера ЦГОК показали перспективность их использования в качестве почвообразующих. Электропроводность вод-ной вытяжки не превышает 10 мсм/см, что свидетельствует об отсутствии засоления, от-мечены близкие к нейтральным значения рН (6,5-7,0). Об отсутствии фитотоксичных свойств пород свидетельствуют результаты биотестирования пород гранитного карьера по проращиванию семян редиса (таблица 1). Обеспеченность питательными элементами Р и К способствует самовосстановлению БГЦ.



Таблица 1 - Результаты биотестирования сред гранитного карьера по проращиванию семян редиса

Дистиллированная вода (контроль)	Вода из выемки карьера	Водная вытяжка из образцов почв отвала
Высота растений, см	Длина корней, см	Высота растений, см	Длина корней, см	Высота растений, см	Длина корней, см
0,960,07	1,430,18	1,020,06	1,680,18	1,030,06	1,730,19

Развитие процессов природного развития сообществ тормозит отсутствие азота (N), ко-торый лежит в основе минерального питания растений.

Внесение органических удобрений может возместить недостаток минерального азота и вместе с тем обеспечить стабильность его со-держания в субстрате.

Проведенные вегетационные опыты по изучению влияния органического удобрения "Риверм" (зарегистрирован в Украине как жидкое органическое удобрение 16.08.02 г. под № 1104) [36, 37] на развитие почвенной микрофлоры позволили получить обнадежи-вающие результаты. В субстрате, обработан-ном "Ривермом", наблюдалось на 20-100%, при разных режимах экспонирования, больше микроорганизмов, чем в контроле. Перспек-тивным является организация дальнейших исследований влияния органических удобрений "Риверм" в условиях полевого опыта.

Основным лимитирующим фактором вос-становления биогеоценозов в степной зоне Украины является влажность почв. Растения испытывают недостаток влаги на протяжении большей части вегетационного периода. Фор-мирование вторичных биогеоценозов на отвалах карьеров Кривбасса начинается со стадий "промышленной пустыни". Оптимизация условий увлажнения представляет собой ключевую задачу при активизации процессов самовосстановления.

Исследования водно-физических констант [35] рассмотренных субстратов свидетельству-ет, что породы отвалов имеют наименьшую влажность завядания объемную, что может обеспечивать им наибольший диапазон активной влаги (таблица 2). Вместе с тем, способность конденсировать влагу из воздуха пород отвалов значительно превышает подобные показатели песков, что дает возможность обеспечивать минимальные потребности растений в сухой период. Способность пород отвалов конденсировать влагу определяется их минералогическим составом, в котором преобладают кварциты. Накопление органических веществ в процессе самовосстановления должно способствовать агрегированию пород, накоплению влаги.

Таблица 2 - Результаты исследования водно-физических свойств почв и пород отвалов карьеров Кривбасса

№ п/п	Порода	Влажность завядания весовая, %	Объемная масса, г/см3	Влажность завядания объемная, %	Максимальная гигроскопическая влажность, %
1	Чернозем	11,90,09	1,1	10,8	4,641,91
2	Песок	7,60,05	1,8	4,2	0,010,01
3	Порода	8,70,07	2,2	3,9	0,610,01

Исходя из известного уравнения водного баланса 38, очевидна необходимость обес-печения преобладания приточных величин над отточными. Исключим из рассмотрения случаи влияния грунтовых вод в связи с опасностью формирования засоления и уравняем величины их оттока и притока. Тогда, исходя из того, что в степной зоне величина суммы атмосферных осадков равна сумме испарения и десукции 8 путем несложных преобразований получим:

А = Ппов. + Пв + Пк - Рпов. - Ринф. - Рв,

где А - величина аккумуляции влаги; Ппов. - величина поступления с поверхностным сто-ком; Пв - величина поступления с внутрипочвенным стоком; Пк - величина поступления с конденсацией влаги; Рпов. - величина потерь с поверхностным стоком; Ринф. -величина потерь на инфильтрацию; Рв - величина потерь с внутрипочвенным стоком.

Очевидно, что правая часть уравнения со-держит величины, которые могут регулиро-ваться инженерными методами путем созда-ния соответствующих геологических условий и мелиоративных сооружений.

Критерии и показатели отбора, оценки и мониторинга экологической сети. В процес-се проектирования, реализации, эксплуатации и совершенствования экологической сети не-обходимо осуществление операций выбора, оценки и мониторинга элементов и системы. Для этого необходимо создание системы показателей, позволяющей оценить особенности объектов экологической сети и их соответствие задекларированным принципам, целям и задачам [30]. Представление показателей в количественной форме на базе экспертных оценок с приведением к безразмерной форме в диапазоне изменений от 0 до 1 [39] способст-вует расчету интегральных показателей каче-ства.

В соответствии с концепцией [3,21] сфор-мированы принципы реализации стратегии экологической сети: территориальности, функциональности, системности, биоразнооб-разия [30].

Территориальные критерии позволяют оценить пространственное расположение объ-ектов экологической сети и их соответствие каркасу рельефа, структуре почвенного покрова. К ним относятся размерность, непрерывность и равномерность.

Критерий размерности (Р) может отражаться показателем размерной доли (r), отношением размеров (линейных, площадных) экологической сети и территорий

r= SN / Sобщ. ? 100,



где r - размерная доля, %; SN - площадь эко-логической сети, га; Sобщ.- площадь общая территории, га.

Показатель размерной доли характеризует охват территории, распространенность объек-та и широко применяется в оценке. Согласо-ванная оптимальная величина размерной доли заповедного фонда составляет 8 %. Учитывая, что заповедный фонд рассматривается прежде всего как ключевой элемент, размерная доля экологической сети не должна быть меньше 20 %.

Непрерывность является свойством био-геоценотического покрова. Его прерывают техногенные объекты (города, дороги, водо-хранилища), водные объекты (реки, озера), участки катастрофических сукцессий (ополз-ни, ледники и др.) Непрерывность экологиче-ской сети приобретает особенное значение в смысле обеспечения расселения, миграции живых организмов.

При формировании линейной модели эко-логической сети, отражающей пути движения организмов, популяции, сообществ, особенно важно выразить непрерывность количествен-но. Показатель непрерывной доли (п)

п = еN /еобщ..,

где п - непрерывная доля; еN - длина отрезков сети; еобщ - длина линий пути.

Исходя из концепции экологической сети величина непрерывной доли должна стремится к 1.

Равномерность - один из ключевых крите-риев, в связи с необходимостью эффективного действия экологической сети. Не должно быть так, что в горах, пустынях, где не ведется хозяйственная деятельность, и плотность населения минимальная, экологическая сеть получала наибольшее развитие за счет густонаселенных районов, где территория испытывает максимальное техногенное воздействие. Равномерность подразумевает сравнение участков, на которые может быть разбита территория согласно административному делению (хозяйство, район, область и др.) или природ-ному районированию (бассейн, зона, провин-ция и т.д.). Равномерность может измеряться показателем размаха распространения (V), который вычисляется статистически аналогично коэффициенту вариации [40].

Системные критерии характеризуют эколо-гическую сеть как систему БГЦ. Они основы-ваются на реализации системных принципов целостности , структурности, иерархичности, связности.

Критерий целостности характеризует сис-тему как с точки зрения полноты, образующих ее элементов и выражения свойств целого. Отсюда необходимость применения показателей полноты (р) и эмерджентности (е).

Показатель полноты (р) вычисляется как отношение количества элементов, представ-ленных в системе экологической сети (аN) и количества элементов естественной системы территории (а):

р = аN / а .

Показатель полноты в системном смысле выражает степень природности [21].

Показатель эмерджентности зависит от вы-бора эмерджентного признака, который явля-ется субъективным. В таком качестве может рассматриваться надежность, стабильность и др. Вычисление показателя требует примене-ния методов системного анализа [41].

Структура представляет собой пространст-венную основу биологических систем. Суще-ствует горизонтальная структура (синузуаль-ность, структура почвенного покрова и др.) и вертикальная структура (ярусность, профиль и др.). Чем сложнее структура, то есть, чем больше элементов применяют участие в фор-мировании системы, тем большее развитие получает система. Сложную структуру имеют, как правило, континуумальные природные БГЦ в квазистационарном состоянии. Количественная оценка структурности может быть произведена пересчетом количества элементов структуры (синузий, ярусов, БГЦ, классификационных единиц [42].

Иерархичность присуща биологическим системам от организма до биосферы. Количе-ство уровней иерархии, выделяемые в системе, будет характеризовать ее проявление. В первом приближении показатель количества уровней может характеризовать иерархичность системы.

Любая система функционирует за счет взаимодействия ее элементов. Оценка связей системы может рассматривать различные ас-пекты. Основываясь на теории структуры поч-венного покрова [43], предлагается простой способ определения связности и через показа-тель связности комбинаций. Если присвоить комбинациям эмпирические величины связности: вариации - 1, сочетания - 0,9, пятнистости - 0,5, комплексы - 0,4, мозаики и ташеты - 0,1, то средняя величина для системы комбинаций будет выражением связности комбинаций.

Функциональные критерии характеризуют процессы, происходящие в экологической сети. Успех в достижении целей зависит от биологических процессов, интенсивность которых могут выражать продуктивность, саморегулируемость, самовозобновляемость, самовосстанавливаемость.

Продуктивность экологической сети изме-ряется величиной биомассы, производимой системой за сезон. Биомасса служит основой круговорота органического вещества и обес-печивает потоки энергии системы. Биомасса вычисляется по принятым методикам анали-тическим и экспериментальным путем [44]. Показателем продуктивности может быть принята биомасса фитоценоза, основного продукционного элемента БГЦ.

Саморегулируемость является свойством живых систем (организм, популяции, экоси-стема). Она обеспечивается сложными меха-низмами информационных, энергетических, материальных потоков [4]. Основным регуля-тором живых систем является генопласт, то есть сумма генотипов организмов или гено-фондов популяции. Показателем способности к саморегуляции может служить потенциал биоразнообразия, наиболее простым выраже-нием которого является количество видов в системе. Очевидно, что величина показателя может уточняться с учетом проблем вида и генетических особенностей популяций.

Самовозобновляемость - функция, ежегод-но осуществляемая в БГЦ степной зоны Ук-раины в связи с сезонными явлениями. Возобновление организмов путем отрастания, размножения происходит постоянно в фитоценозе, микробоценозе, зооценозе. Потенциал возобновления БГЦ зависит от проявления экологических факторов окружающей среды, запасов питательных веществ, наличия защитных образований (озоновый слой, агрегированность почв и др.). Разнообразие механизмов возобновления осложняет его оценку. В связи с техногенным влиянием живые системы во многом утрачивают естественную способ-ность к самовозобновлению. Если принять последнюю за единицу, а полное уничтожение БГЦ за 0, то способность к возобновлению можно оценить степенью техногенного влияния.

Самовосстановление БГЦ связано прежде всего с его самым консервативным его эле-ментом - почвой, а при ее уничтожении - с породой. Почва и порода, выбранная в качестве субстрата восстановления, имеет свойства, способствующие развитию растений и пионерных фитоценозов. Самовосстанавливаемость экологической сети необходимо оценивать по субстратным свойствам, наличию питательных веществ, органического вещества, агрегированности. Предлагается в качестве показателя, в первом приближении и одного из многих, использовать показатели содержания органического вещества, в почвах - гумуса. Органическое вещество может служить источ-ником питательных элементов, способствует образованию агрегатов, оптимизирует водно-физические свойства почв [2].

Биоразнообразие - основа существования экологической сети. В качестве ее выражения предлагаются критерии видового разнообра-зия, ценотического разнообразия, ландшафт-ного разнообразия, репрезентативности и уникальности. Определение показателей первых трех критериев хорошо разработано и выражает количество видов, сообществ, ландшафтов и их классификационных единиц [42] на единицу площади.

Репрезентативность отражает соотношение территории и биоразнообразия. Показателем представленности видового биоразнообразия (рrV) может служить отношение количества видов представленных в сети к (VN) аналогичному количеству, ареал распространения которых находится на территории (VT):

рrV = VN / VT .

Аналогично определяются показатели представленности биогеоценотического (рrБГЦ) и ландшафтного (рrL ) биоразнообра-зия:

рrБГЦ = БГЦN / БГЦТ ;

рrL = LN /LT .

Уникальность характеризует наличие объ-ектов в системе экологической сети, которым присвоен особый статус уникальных редких, исчезающих, внесенных в Красную Книгу, Зеленую Книгу, красиво цветущих, ископае-мых и др. Уникальность представляет собой сверхбиоразнообразие, и показатель количества уникальных видов на единицу площади будет полезен для оценки системы.

Совершенствование системы критериев и показателей, их количественное выражение создает перспективы использования расчетов при оценке, выборе элементов и мониторинге экологической сети.

Выводы

1. Единицей территориальной системы экологической сети является биогеоценоз.

2. Наиболее адекватной графической осно-вой формирования экологической сети терри-тории должна стать гидрографическая сеть.

3. Ландшафты, геосистемы территории служат для обоснования формирования эколо-гической сети.

4. Техногенные парки служат в качестве реставрационных элементов экологической сети. Техногенные парки на месте отвалов, отработанных карьеров могут служить для восстановления биоразнообразия петрофит-ных, псаммофитных степных и лесных био-геоценозов

5. Породы отвалов карьеров могут служить в качестве эдафической основы самовосстановления биогеоценозов. Территории их размещения могут быть использованы в качестве техногенных элементов экологической сети.

6. Активизация самовосстановления био-геоценозов на техногенных территориях гор-нодобывающих предприятий может быть дос-тигнута путем внесения органических ве-ществ, содержащих азот, и улучшения обес-печенности растений влагой. Перспективным является использование для этого сточных вод органических отходов перерабатывающих и сельскохозяйственных предприятий.

7. Система критериев количественных по-казателей позволяет осуществлять выбор, оценку, мониторинг объектов экологической сети.



Перечень ссылок

1. Ситник К.М., Стойко С.М. Значення біосферно-ноосферних ідей В.І.Вернадського для екологічної стратегії збереження ресурсів бі(осфери та оптимізації життєвого середовища // Екологія та ноосферологія. - 1995. - № 1-2. - Т.1. - С. 5-11.

2. Карпачевский Л.О. Проблемы экологического почвоведения // Екологія та ноосферологія. - 1995. - Том 1. - № 1-2. - С. 48-55.

3. Закон Украины 1989-Ш "Об общегосударственной программе формирования экологической сети Украины на 2001-2015 // Відомості Верховної Ради України. - 2000. - № 47. - С. 954 - 976

4. Голубець М.А. Саморегуляційні механізми в живих системах біосфери // Екологія та ноосферологія. - 1995. - Т.1. - № 1-2.- С. 22-37.

5. Тюрюканов А.Н. Некоторые аспекты учения о биосфере и биоценозе. // Научн. докл. высш. шк. Биол. науки. - 1970. - № 4. - С. 46-52.

6. Сукачев В.Н. Основные понятия в лесной биогеоценологии // Основы лесной биогеоценоло-гии. - М.: Наука, 1964. - С. 5-49.

7. Ковда В.А. Биосфера и человечество // Биосфера и ее ресурсы. - М.: Наука, 1971. - С.52.

8. Методологические аспекты исследования биосферы. - М.: Наука, 1975. - 456 с.

9. Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах. - Новосибирск: Наука, 1975. - 319 с.

10. Полынов Б.Б. Геохимические ландшафты // Географические работы. - М.: Географгиз, 1952. - С.5-62.

11. Перельман А.И. Биокосные системы Земли. - М.: Наука, 1977. - 159 с.

12. Полынов Б.Б. Ландшафт и почва // Природа. - 1935.- № 1-3.

13. Гродзинский М.Д. Основы ландшафтной экологии. - К.: Либідь, 1993. - 224 с.

14. Докучаев В.В. Избранные сочинения. М., 1949. - Т. 1-3.

15. Андриенко Т.Л., Шеляг-Сосонко Ю.Р. Растительный мир Украинского Полесья в аспекте его охраны. - Киев: Наукова думка, 1983.- 216 c.

16. Зеленая книга Украинской ССР: редкие, исчезающие и типичные, нуждающиеся в охране растительные сообщества. - К.: Наукова думка, 1987. - 216 с.

17. Краснитский. Проблемы заповедного дела. - М.: Лесная промышленность, 1983. - 191 с.

18. Закон Украины № 2450 - ХІІ "О природно-заповедном фонде Украины" // Відомості Верховної Ради України. - 1992.- № 34. - С. 502-530.

19. Скрипник О. Использование информации о почвах для восстановления ландшафтного раз-нообразия степей // Степной бюллетень. - 2003. - № 13. - С.10-13.

20. Шеляг-Сосонко Ю.Р. Головні риси екомережі України // Розбудова екомережі України. - К., 1999. - С. 13-22.

21. Шеляг-Сосонко Ю.Р., Гродзинский М.Д., Романенко В.Д. Концепция, методы и критерии создания экосети Украины. - К.: УкрФитосоциоцентр, 2004. - 143 с.

22. Бельгард А.Л. Степное лесоведение. - М.: Лесная промышленность, - 1972. - 336 с.

23. Грейсух В.Л., Космин В.В. Аналитическое представление рельефа в ЭЦВМ. - М.: Изд-во высш.уч.зав. Геодезия и аэрофотосъемка, 1964. - Вып. 6. - С. 57-64.

24. Ефремов Ю.К. Опыт морфографической классификации элементов и простых форм рельефа // Вопросы географии. - 1949. - № 11.- С. 109-136.

25. Мелуа А.И. Космические природоохранные исследования. - Л.: Наука, 1988. - 175 с.

26. Баррет Э., Куртис Л. Введение в космическое землеведение. - М.: Прогресс, 1979. - 348 с.

27. Андронников В.А. Аэрокосмические методы изучения почв. - М.: Колос, 1979. - 280 с.

28. Виноградов Б.В. Дистанционные индикаторы опустынивания и деградации почв // Почвоведение. - 1993.- № 2. - С. 98-103.

29. Природно-заповідний фонд Дніпропетровщини: Сучасність і майбутнє // Мат.науч.-практ. конф. Проблеми розвитку природно-заповідного фонду Дніпропетровської області та шляхи залу-чення молоді до їх вирішення. - Дніпропетровськ: Гамалія, 2003.- С.5-31.

30. Шапарь А.Г., Скрипник О.А. Ландшафтно-гидрографические подходы к созданию экологической сети // Екологія довкілля та безпека життєдіяльності. - 2002. - № 5-6.- С. 67-71.

31. Шапарь А.Г., Скрипник О.А. Техногенний парк - елемент екологічної мережі // Екологія і природокористування. Збірник наукових праць ІППЕ НАН України. - Дніпропетровськ. - 2002. - Вип. 4. - С. 106-111.

32. Природне формування фізико-хімічних особливостей і біологічного режиму на техногенних ліандшафтах гірничо-рудних розробок та шляхи їх прискорення / В.Л. Булахов, В.Н. Романенко, М.В. Шпак та ін. // Екологія і природокористування. Збірник наукових праць ІППЕ НАН України. - Дніпропетровськ.-Вип. 3. - 2001. - С. 106-114.

33. Булахов В.Л., Романенко В.Н., Тарасов В.В. Організація заповідних територій у вторинних екосистемах - шлях до відновлення екологічно стійкого розвитку // Екологія і природокористування. Збірник наукових праць ІППЕ НАН України. - Дніпропетровськ. - 2000. - Вип. 2. - С.161-170.

34. Скрипник О.А. Концепция восстановления биогеоценозов. // Мат. Другої Міжнар. наук.-прак. конф. "Проблеми природокористування сталого розвитку та техногенної безпеки регіонів". - Дніпропетровськ, 2003. - С. 107-109.

35. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. - М.: Агропромиздат, 1986. - 414 с.

36. Дудка И.А., Вассер С.П., Элланская И.А. Методы экспериментальной микологии: Справочник. - Киев: Наукова думка, 1982. - 549 с.

37. Применение удобрений с микроэлементами и ростовыми веществами для выращивания биологически полноценной сельскохозяйственной продукции (Рекомендации). - Киев: Феникс, 2003. - 19 с.

38. Роде А.А. Основы учения о почвенной влаге. Методы определения водного режима. - Ленинград: Гидрометеорологическое изд-во, 1969. - 287 с.

39. Методичні підходи та обґрунтування критеріїв і показників сталого розвитку різних ландшафтних регіонів України /А.Г. Шапар, В.Б. Хазан, М.В. Мажаров та ін.- Дніпропетровськ: ІППЕ НАН України, 1999. - 88 с.

40. Лакин Г.Ф. Биометрия. - М.: Высшая школа, 1973. - 343 с.

41. Применение методов системного анализа, аэродинамики приземного слоя и теории надеж-ности для оценки экологического риска / А.В. Артамонова, В.А. Долодаренко, В.Ю. Кaспийцева, И.Ю. Лесникова // Екологія і природокористування. Збірник наукових праць ІППЕ НАН України. - Дніпропетровськ. - 2003. - Вип. 6. - С. 194-200.

42. Дидух Я.П. Структура классификационных единиц растительности и ее таксономические категории // Екологія та ноосферологія. - 1995. - № 1-2, Т. 1.- С. 56-73.

43. Фридланд В.М. Структура почвенного покрова. - М.: Мысль, 1972. - 423 с.

44. Быков Б.А. Геоботаника. - Алма-Ата: Изд-во АН КазССР, 1953. - 456 с.

Размещено на Allbest.ru

...