Обоснование системы лесных мелиораций природно-антропогенных ландшафтов

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Обоснование системы лесных мелиораций природно-антропогенных ландшафтов

В. М. Ивонин

Цель исследования - теоретически обосновать иерархическую систему лесных мелиораций для регуляции природно-антропогенных ландшафтов природных зон России. Методология исследований - системный подход. Для регуляции природно-антропогенных ландшафтов (ПАЛ) предложено использовать систему лесных насаждений, элементами (подсистемами) которой могут быть массивные, полосные и куртинные леса, лесные полосы, другие защитные насаждения. Такая система является средством эколого-экономической и социальной адаптации разнообразного землепользования к ландшафтной структуре любого уровня иерархии от фации до природной зоны. Определились основные научные проблемы: обоснование иерархической лесомелиоративной системы регуляции ПАЛ; разработка геоинформационной системы (ГИС) для такой системы; исследование мелиоративной роли фитомассы лесных насаждений по видам ПАЛ и различным уровням иерархии ландшафтной структуры. Проблемы практики лесомелиоративной регуляции ПАЛ заключаются в решении вопросов: биологизации (с помощью лесных насаждений) технологий современного аграрного производства; повышения возможностей леса для мелиораций городских и промышленных ландшафтов; согласования дорожных ландшафтов с технологиями лесной мелиорации; реабилитации рекреационных ландшафтов; совершенствования технологий лесомелиорации водохозяйственных ландшафтов; разработки технологий лесной рекультивации бесплодных местностей. Для обоснования масштабов и объемов лесокультурных и лесохозяйственных работ в первую очередь следует провести инвентаризацию лесных насаждений по видам природно-антропогенных ландшафтов и уровням ландшафтной иерархии природных зон с получением информации о площадях, возрасте, сохранности, состоянии, ведомственной принадлежности насаждений.

Ключевые слова: природно-антропогенный ландшафт, лесная мелиорация, система лесных насаждений, регуляция ландшафтов, системный подход.

V. M. Ivonin

Novocherkassk Engineering and Reclamation Institute named after A. K. Kortunov of Don State Agrarian University, Novocherkassk, Russian Federation

THE SUBSTANTIATION OF FORESTRY RECLAMATION SYSTEM OF NATURAL-ANTHROPOGENIC LANDSCAPES

The aim of research is to substantiate theoretically the hierarchical system of forest reclamation for regulating natural-anthropogenic landscapes of Russian natural zones. Methodology of research is a systematic approach. To regulate natural-anthropogenic landscapes (NAL) it was proposed to use a system of forest plantations, which elements (subsystems) can be massive, striped and curtained forests, forest belts, and other protective stands. Such system is a means of ecological, economic and social adaptation of diverse land use to landscape structure of any hierarchy level from the facies to the natural zone. The main scientific problems were identified: substantiation of the hierarchical forest reclamation regulation system of natural-anthropogenic landscapes; development of a geoinformation system (GIS) for such a system; study of meliorative role of forest plantations phytomass by types of NAL and various levels of the landscape structure hierarchy. The problems of the practice of forest reclamation regulation NAL are to solve the following tasks: biological (with the help of forest plantations) technologies of modern agrarian production; increase of forest capacities for reclamation of urban and industrial landscapes; harmonization of road landscapes with forest reclamation technologies; rehabilitation of recreational landscapes; improvement of forest reclamation technologies for water industry landscapes; development of forest recultivation technologies of barren lands. To justify the proportions and scope of silvicultural and forestry works, first of all an inventory of forest plantations by types of natural anthropogenic landscapes and levels of the landscape hierarchy of natural zones should be carried out, with obtaining information on areas, age, conservation, status, and institutional affiliation of plantations.

Key words: natural anthropogenic landscape, forest reclamation, forest planting system, landscape regulation, system approach.

Под природно-антропогенным ландшафтом (ПАЛ) понимают природный (географический) ландшафт, измененный в результате целенаправленной (или непреднамеренной) деятельности человека. Истоки природно-антропогенного ландшафтоведения находим в классической работе В. В. Докучаева [1]. Развитие представлений о природно-антропогенных ландшафтах определено в работах Ю. И. Житина, А. Г. Исаченко и других ученых [2-6]. При этом выделяют раздельно управляемые сельскохозяйственные, лесохозяйственные, водохозяйственные, селитебные, рекреационные, промышленные, деградированные и другие ПАЛ.

Необходимо учитывать, что без постоянного антропогенного управления одни из этих ландшафтов постепенно натурализуются, вторые - проходят продолжительный период природной реабилитации, для третьих последствия хозяйственной деятельности сохраняются неопределенно длительное время.

Нашей целью является объединить эти ландшафты единой системой регуляции без применения технических средств управления. Это можно осуществить с помощью лесохозяйственных ландшафтов как малоизмененных натурных (природных) комплексов. Отдельные элементы этих комплексов (лесные насаждения различного функционального назначения) могут присутствовать во всех природно-антропогенных ландшафтах. Кроме этого, воздействие каждого лесного насаждения на прилегающую территорию (зона мелиоративного влияния) определяет природные системообразующие связи.

Учение о влиянии леса на окружающее пространство разработал Г. Н. Высоцкий [7], а современные перспективы развития защитного лесоразведения представлены ВНИАЛМИ (Всесоюзный научно-исследовательский институт агролесомелиорации) [8]. Зарубежные исследователи отмечают роль лесов в сохранении чистоты воды, дикой природы (50 % биоразнообразия Земли находится в лесах), уменьшении глобального потепления, поглощении токсичных газов и шума, снижении загрязнения среды, сохранении почвы, смягчении стихийных бедствий [9]. При этом подчеркивается необходимость устойчивого состояния лесов [10].

Материалы и методы. Знания, накопленные Общей теорией систем [11], в мировой практике все шире используются в решении естественных и научных проблем [12]. В этом контексте мы полагаем, что существует возможность регуляции всех природно-антропогенных ландшафтов (в пределах природной зоны) с помощью объединяющей иерархической системы лесных насаждений, которые мобилизуют природные возможности воздействия на биоту, почву (грунт), микроклимат и воды.

С помощью методологии системного подхода на различных уровнях ландшафтной иерархии обоснуем возможности регуляции ПАЛ, используя общесистемные принципы объединения составляющих элементов и подсистем в иерархическую систему, с учетом особенностей взаимодействия ее с окружающей (природной) средой. Такую систему характеризуют следующие принципы: эмерджентность, компонентность, структурность, иерархичность, внутренняя организованность, пространственная увязанность, инвариантность. Особой характеристикой служит гомеостаз - способность системы возвращаться в исходное состояние после нарушения структуры.

Эта система реализует возможности природно-хозяйственной адаптивности при «мягкой» регуляции (без технических средств управления) ПАЛ с помощью лесных насаждений, взаимосвязанных зонами мелиоративного влияния, экологическими нишами и геохимическими барьерами.

Элементами (подсистемами) такой иерархической системы являются массивные, полосные и куртинные леса, лесные полосы, колки и другие защитные насаждения. При этом природные леса (в том числе и производные) образуют «узлы», связывающие ПАЛ в иерархическую лесомелиоративную систему на различных уровнях ландшафтной иерархии природных зон РФ. При недостатке системообразующих связей планируют создание дополнительных лесных насаждений.

Результаты и обсуждение. Считаем, что иерархическая система лесных мелиораций является средством эколого-экономической и социальной адаптации разнообразного землепользования к ландшафтной структуре природной зоны. Эта система объединяет лесные насаждения (подсистемы) сельскохозяйственных, урбанизированных и промышленных, рекреационных, водохозяйственных и других ландшафтов по уровням ландшафтной структуры природных зон (рисунок 1).

Среди сельскохозяйственных (аграрных) ландшафтов наиболее распространены полевые ландшафты (в том числе на орошаемых и осушаемых землях), которые нуждаются в биологизации технологий за счет лесных полос, формирующих аграрную среду: микроклимат, почвенное плодородие, «ветровую тень» на полях и др. При этом увеличиваются адаптационные возможности культивируемых растений к факторам аграрной среды.

Видовое разнообразие агроценозов и структуру посевных площадей постепенно подстраивают к параметрам агросреды системы лесных полос, которая дополнительно формирует не только мелиоративные (повышенная продуктивность) и биогенные (ниши для диких видов) зоны, но и геохимические барьеры (преграды загрязнения среды).

Садовый ландшафт - это многолетний тип культурного агроценоза, регуляция которого осуществляется с помощью системы садозащитных лесных полос, способствующих адаптации плодовых деревьев к факторам аграрной среды.

Рисунок 1 - Природно-антропогенные ландшафты, объединенные иерархической лесомелиоративной системой

Особенности лесомелиорации лугопастбищных ландшафтов зависят от их типов. На культурных пастбищах (сеяные травы) мелиоративный эффект оказывают системы пастбищезащитных лесных полос, которые одновременно служат регулятором очередности выпаса.

В необходимых случаях такие системы дополняют лесными насаждениями, защищающими животноводческие постройки от неблагоприятных проявлений окружающей среды. Естественные пастбища регулируют преимущественно мелиоративно-кормовые насаждения, лесные колки, саванные насаждения. Регуляцию отгонно-пастбищных угодий в аридной зоне (сухая степь и полупустыня) осуществляют преимущественно саванные насаждения, древесные зонты и лесные затишки, в горных районах - опушки горных лесов, противоэрозионные лесные насаждения, леса на верхней границе произрастания. Регуляцию оленьих пастбищ в тундре и лесотундре проводят с помощью мелиоративно-кормовых насаждений из кустарниковых ив и лесотундровых криволесий.

Городской ландшафт характеризуется строительно-архитектурным рельефом, сочетающим селитебные массивы, открытые пространства, территории деградации (свалки и отвалы) и развития (транспортные развязки, зеленые зоны и др.). Древесные насаждения городского ландшафта выполняют не только декоративно-художественные, структурно-планировочные и рекреационные функции, но и обладают мелиоративной способностью, обеспечивая улучшенную экологическую обстановку как для городского населения, так и животных-синантропов.

Промышленные ландшафты образованы при взаимодействии технических объектов (производственные площадки, горнодобывающие предприятия и др.) с природной (артеприродной) средой. Такие геотехнические системы обмениваются со средой веществом и энергией и образуют вокруг себя зоны, в которых природные процессы в определенной степени детерминированы, особенно если в природу выделяются чужеродные субстанции. Лесомелиорация таких (санитарно-защитных) зон определяется эффективностью биофильтров древесных насаждений для оптимизации взаимодействия технологий промышленного производства с природной средой. Горнопромышленные ландшафты чаще всего образованы при антропогенной трансформации рельефа, растительности, почв, геологии, водного режима.

Дорожные (автомобильные, железнодорожные) ландшафты образуют дороги и сопутствующие сооружения, а также зоны отчуждения. Зоны отчуждения могут занимать природные леса или рукотворные лесные насаждения (придорожные лесные полосы или ландшафтно-групповые посадки), которые предназначены для защиты дорог от снежных и песчаных заносов, ветровой и водной эрозии, эстетического оформления местности, а также для защиты прилегающих территорий от шума, пыли и техногенных загрязнителей.

Рекреационные ландшафты классифицируются как открытые, полуоткрытые и закрытые. Закрытые лесные ландшафты показательны составом лесообразующих пород, полнотой и ярусностью древостоя, жизнеспособностью подроста и декоративностью подлеска и живого напочвенного покрова, наличием объектов, привлекательных для отдыхающих, рекреационной деградацией лесов (пять стадий дигрессии). В реабилитации нуждаются закрытые ландшафты третьей-пятой стадии дигрессии. Открытые и иногда полуоткрытые рекреационные ландшафты, вне зависимости от стадии дигрессии, нуждаются в лесомелиоративных насаждениях: противоэрозионных, водоохранных, ремизных, декоративных и других.

Водохозяйственные ландшафты формируются при строительстве каналов, водохранилищ и прудов или обустройстве рек и др. водных объектов. Лесную мелиорацию водохозяйственных ландшафтов осуществляют природные и рукотворные леса, лесные полосы, расположенные в водоохранных зонах; вдоль водных объектов (в том числе рек); по периметру прудов, водохранилищ, озерных котловин для защиты их от загрязнения местным стоком и сохранения благоприятной санитарно-гигиенической обстановки, а также увеличения полноводности.

Дестабилизированный ландшафт возникает вследствие нерациональной антропогенной деятельности, приводящей к постепенной потере устойчивости ландшафта и его способности выполнять ресурсовоспроизводящие, социальные и экологические функции. Ликвидацию негативных последствий антропогенной деятельности обеспечивают лесные культуры, представляющие совместные природные и антропогенные возможности стабилизации ландшафтов.

Маргинальный ландшафт - некогда заброшенный природно-антропогенный ландшафт, обычно находящийся в крайней степени деградации. Это сильно эродированные или засоленные, истощенные земли и разбитые пески бывших сельскохозяйственных ландшафтов, рудеральные комплексы свалок, терриконики, отвально-карьерные пустоши и антропогенный бедленд (бесплодные земли). Самозарастание таких земель травянистой и древесной растительностью происходит крайне медленно, а лесомелиорация (создание лесных культур в два этапа - мелиоративный и продуктивный) значительно ускоряет процессы воспроизводства устойчивости и ресурсной продуктивности маргинальных ландшафтов.

В целом иерархическая система учитывает специфические сочетания локальных и региональных особенностей природы и хозяйственной деятельности, отображая их параметрами лесомелиоративных подсистем по видам природно-антропогенных ландшафтов для обеспечения их регуляции на основе творческих возможностей человека и ресурсовоспроизводящих способностей леса.

При этом потребности культивируемых и диких фитоценозов адаптируются к природно-антропогенным компонентам ландшафтов при лесомелиорациях микроклимата, почв (грунтов), вод и фитоценозов, с повышением устойчивости, продуктивности и биоразнообразия ПАЛ, биологизацией их технических составляющих. Это сопровождается наращиванием фитомассы, способствующей фиксации углерода, продуцированию кислорода, метаболической утилизации антропогенных загрязнителей. мелиорация ландшафт антропогенный природный

Определились основные научные проблемы иерархической лесомелиоративной системы (рисунок 2):

- обоснование иерархической лесомелиоративной системы для регуляции ПАЛ по уровням ландшафтной иерархии от фаций до природных зон, с компенсацией негативных последствий хозяйственной деятельности и сохранением (восстановлением) способности воспроизводства биоресурсов и биоразнообразия;

- разработка ГИС иерархической лесомелиоративной системы с ее наполнением, сопровождением и выводом в открытый доступ для представления пространственных и других данных о каждом природно-антропогенном ландшафте с результатами инвентаризации лесных насаждений и данными по состоянию других фитоценозов, возможностей осуществления единой системы мониторинга, решения расчетно-аналитических задач регуляции природно-антропогенной среды и др.;

- изучение мелиоративной роли фитомассы лесных насаждений разнообразных природно-антропогенных ландшафтов на различных уровнях ландшафтной иерархии для совершенствования теории лесных мелиораций и разработки практических рекомендаций по снижению негативных последствий антропогенной деятельности.

Первоочередные практические (утилитарные) проблемы заключаются в следующем (рисунок 2):

- решение вопросов биологизации (с помощью лесных насаждений) технологий аграрного производства, в том числе технических мелиоративных систем (оросительных и осушительных) нового поколения, с разработкой прогнозов устойчивого состояния и продуктивности агроландшафтов при соблюдении экологических ограничений;

- повышение возможностей леса для мелиораций городских и промышленных ландшафтов, в том числе за счет реконструкции городских лесов и зеленых зон «на пороге» города, озеленения свалок и санитарно-защитных зон (СЗС) промышленных предприятий, соответствие «зеленых» технологий особенностям артеприродной среды (архитектурно-строительный рельеф, мезоклимат, качество атмосферного воздуха, состояние городских почв и вод);

- согласование дорожных ландшафтов с технологиями лесной мелиорации (как при выращивании придорожных лесных насаждений, так и сохранении существующих лесов и отдельных групп деревьев), обеспечивающими безопасность движения транспорта и соблюдение требований защиты прилегающих территорий от шума, пыли и вредных выбросов, а также декоративно-художественное оформление местности;

- реабилитация рекреационных ландшафтов путем проведения компенсационных лесомелиоративных и других мероприятий при обосновании допустимых рекреационных нагрузок для различных типов растительности (в том числе по группам типов леса) [13];

- совершенствование технологий лесомелиорации водохозяйственных ландшафтов для сохранения водных ресурсов, обеспечения их защиты от загрязнения поверхностным стоком и улучшения санитарно-гигиенической обстановки;

- разработка технологий лесной рекультивации бесплодных местностей: разбитых песков; эродированных, засоленных, переувлажненных и заболоченных, загрязненных земель; карьерно-отвальных обнажений и пустошей (в том числе и озерно-отвальных), террикоников, антропогенных бедлендов и др.

Первоочередной практической задачей является проведение инвентаризации лесных насаждений по видам природно-антропогенных ландшафтов и уровням ландшафтной иерархии природных зон, с получением информации о площадях, возрасте, сохранности, состояния, ведомственной принадлежности насаждений, для обоснования масштабов и объемов лесокультурных и лесохозяйственных работ.

Рисунок 2 - Основные проблемы иерархической лесомелиоративной системы регуляции природно-антропогенных ландшафтов

Заключение

Для регуляции природно-антропогенных ландшафтов (по различным уровням ландшафтной иерархии природных зон) предложено использовать разработанную нами иерархическую систему лесных мелиораций, элементами (подсистемами) которой могут быть массивные, полосные и куртинные леса, лесные полосы, другие защитные насаждения. Такая система является средством эколого-экономической и социальной адаптации разнообразного землепользования к различным уровням иерархии ландшафтной структуры. Система обоснована принципами общей теории систем, природно-хозяйственной адаптивности и «мягкой» регуляции с помощью взаимосвязанных лесных насаждений, образующих зоны мелиоративного влияния, экологические ниши и геохимические барьеры.

Определены основные научные проблемы: обоснование иерархической лесомелиоративной системы; разработка ГИС такой системы; исследование мелиоративной роли фитомассы лесных насаждений по видам ПАЛ и различным уровням иерархии ландшафтной структуры.

Практические проблемы лесомелиоративной регуляции ПАЛ заключаются в следующем: решение вопросов биологизации (с помощью лесных насаждений) технологий современного аграрного производства; повышение возможностей леса для мелиораций городских и промышленных ландшафтов; согласование дорожных ландшафтов с технологиями лесной мелиорации; реабилитация рекреационных ландшафтов; совершенствование технологий лесомелиорации водохозяйственных ландшафтов; разработка технологий лесной рекультивации бесплодных местностей.

Первоочередной практической задачей является проведение инвентаризации лесных насаждений по видам природно-антропогенных ландшафтов и уровням ландшафтной иерархии от фаций до природных зон, с получением информации о площадях, возрасте, сохранности, состоянии, ведомственной принадлежности насаждений, для обоснования масштабов и объемов лесокультурных и лесохозяйственных работ.

Список использованных источников

1 Докучаев, В. В. Наши степи прежде и теперь: монография / В. В. Докучаев. - М.: Государственное издательство с.-х. литературы, 1953. - 84 с.

2 Житин, Ю. Е. Ландшафтоведение: учеб. пособие / Ю. Е. Житин, Т. М. Парахневич. - Воронеж: ВГАУ, 2003. - 218 с.

3 Исаченко, А. Г. Проблемы взаимоотношений природы и общественно-терри-ториальных систем / А. Г. Исаченко // Известия РГО. - 2004. - Т. 136. - № 1. - С. 3-15.

4 Мильков, Ф. Н. Рукотворные ландшафты / Ф. Н. Мильков. - М.: Изд-во Мысль, 1978. - 86 с.

5 Низовцев, В. А. Антропогенный ландшафтогенез: предмет и задачи исследования / В. А. Низовцев // Вестник Московского университета. Серия. 5. География. - 1999. - № 1. - С. 26-30.

6 Николаев, В. А. Учение об антропогенных ландшафтах - научно-методическое ядро геоэкологии / В. А. Николаев // Вестник Московского университета. Серия. 5. География. - 2005. - № 2. - С. 35-44.

7 Высоцкий, Г. Н. Учение о влиянии леса на изменение среды его произрастания и на окружающее пространство (учение о лесной пертиненции) / Г. Н. Высоцкий. - 2-е изд. - М. - Л.: Гослесбумиздат, 1950. - 104 с.

8 Стратегия развития защитного лесоразведения в Российской Федерации на период до 2020 года / К. Н. Кулик, А. Л. Иванов, И. П. Свинцов, А. Т. Барабанов [и др.]. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 2008. - 36 с.

9 Maini, J. S. Sustainable development of forests [Электронный ресурс] / J. S. Maini. - Режим доступа: http:fao.org/3/a-a1222e/u6010e03.htm, 2017.

10 Pawar, K. V. Forest Conservation & Environmental Awareness / K. V. Pawar // Procedia - Earth and Planetary Science. - 2015. - Vol. 11. - pp. 212-215.

11 Берталанфи, Л. фон. История и статус общей теории систем / Л. фон. Берталанфи // Системные исследования. Методологические проблемы. Ежегодник. - М.: Наука, 1973. - С. 20-37.

12 Porvaznнk, Jan. General Theory of Systems, Cybernetics and Evaluation of Human Competence by Solving Present Crisis Problems of Civilisation / Jan Porvaznнk, Ivana Ljudvigova // Procedia - Social and Behavioral Sciences. - 2016. - Vol. 230. - pp. 112-120.

13 Реабилитация редких и находящихся под угрозой исчезновения видов растений, подвергшихся воздействию строительства объектов Олимпиады-2014 / В. М. Ивонин, М. Д. Пиньковский, А. В. Егошин, Д. М. Рыльцев // Проблемы региональной экологии. - 2012. - № 1. - С. 241-253.

Размещено на Allbest.ru