Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Птицы северной тайги Западной Сибири

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Текст научной работыДиссертация по географии, доктора биологических наук, Вартапетов, Лев Гургенович, Новосибирск

7

/

/

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК Сибирское отделение ИНСТИТУТ СИСТЕМАТИКИ И ЭКОЛОГИИ ЖИВОТНЫХ

ПТИЦЫ СЕВЕРНОЙ ТАЙГИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ: ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ И АНТРОПОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ НАСЕЛЕНИЯ, РЕСУРСЫ И ОХРАНА

Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук

11. 00. 11 - охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

0<( # т

^¿шмтш^М-

На правах рукописи

Вартапетов Лев Гургенович

/

Научный консультант: доктор биологических наук, профессор Ю.С. Равкин

Новосибирск -1999

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение...............................................................................................................................4

Глава 1. Основные принципы и методы исследований, районы и материалы работ....................... ..............................................................13

1.1. Используемые термины и допущения..................................................................13

1.2. Применение географических подходов в изучении населения птиц..........................................................................................17

1.3. Общая природно-географическая характеристика и орнитологическая изученность северной тайги Западной Сибири....................25

1.4. Природные условия районов работ и провинциальные особенности западносибирской северной тайги............................................................29

1.5. Методы сбора и первичной обработки данных, использованные материалы..........................................................................................................................................34

1.6. Способы классификации и выявления пространственной

структуры и организации населения птиц................................................................36

Глава 2. Численность и распределение птиц..............................................41

2.1. Повидовой обзор .......................................................................................................................41

2.2. Общие особенности распределения видов................................................62

2.3. Виды птиц, встреченные лишь другими исследователями ... 90 Глава 3. Пространственная неоднородность населения птиц ... 93

3.1. Классификация и количественная характеристика орнито-комплексов......................................................................................................................................................93

3.2. Основные различия территориальных изменений орнитоком-

плексов в летний и зимний периоды......................................180

Глава 4. Антропогенная трансформация населения птиц..........190

4.1. Воздействие урбанизации на сообщества птиц....................................190

4.2. Изменения состава и плотности населения птиц под влиянием разработок нефтяных месторождений........................................................194

4.3. Основные особенности размещения ресурсов охотничьих

птиц........................................................................................................................................................................202

Глава 5. Пространственная структура и организация населения птиц..........................................................................................................................................................211

5.1. Пространственно-типологическая структура...............................211

5.2. Пространственная организация населения птиц..................................227

Глава 6. Общие тенденции пространственных и временных

изменений сообществ птиц ,................................................................................................233

6.1. Территориальные и сезонные изменения сообществ птиц ... 233

6.2. Общая характеристика северотаежных сообществ в связи с зональными изменениями населения птиц Западно-Сибирской равнины .............................................................................. 247

6.3. Особенности перехода от бореальных к гипоарктическим ор-

нитокомплексам................................................................ 266

Глава 7. Охрана и рациональное использование птиц......... 275

7.1. Редкие и исчезающие виды............................................. 276

7.2. Особо охраняемые природные территории как резерваты

птиц.....................................................................................................299

7.3. Основные предпосылки и принципы охраны и рационального

использования птиц......................................................................................................................316

Выводы............................................................................................................................................................325

Литература..................................................................................................331

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Изучение биологического разнообразия и путей его сохранения - одна из ключевых задач биологической теории и природоохранной практики. Среди фундаментальных направлений современных биогеографических исследований прежде всего выделяется инвентаризация биоразнообразия и выявление структурных особенностей сообществ в определенных природных условиях. При этом учитываются не только списки, но и соотношения видов по численности, биомассе или иным параметрам, согласно современной системе категорий (Уиттэкер, 1980; Чернов, 1991, Мэгарран, 1992, Соколов, Решетников, 1997). Несмотря на то, что общая картина глобальных изменений разнообразия биоты достаточно ясна, причины и региональные особенности таких изменений остаются мало исследованными. Изучение состояния биологического разнообразия не может быть реализовано сразу в полном объеме, поэтому целесообразно выделять модельные таксоны и ключевые районы (Raven, Wilson, 1992, Сергеев, 1997 и др.). Выбор птиц в качестве одного из модельных таксонов определяется их высокой экологической разнородностью, способностью к неограниченным перемещениям и возможностью использовать их в качестве биоиндикаторов, чутко реагирующих на изменения среды обитания. Кроме того, фауны крупных таксонов (птиц, насекомых, сосудистых растений) обладают свойствами целостных биологических систем, особенно в высоких широтах (Чернов, 1989). Многие территориальные изменения в орнитокомплексах сопряжены с таковыми в таксоценах высших растений и беспозвоночных животных. Это позволяет распространять некоторые общие результаты изучения пространственно-временной динамики населения птиц на экосистемы в целом, либо сопоставлять и связывать их с исследованиями таксоценов других животных или растений.

Северная тайга Западной Сибири - обширная, малоизученная и труднодоступная территория, на которой целесообразно проводить изучение населения птиц с использованием ландшафтно-географического подхода. В недавнее время он получил дальнейшее расширение, развитие и реализацию в виде концепции кадастра и учета животного мира на зонально-ландшафтной основе (Соколов, Сыроечковский, 1986; Сыро-ечковский, Рогачева, 1986; Кузякин А.П., 1986; Кузякин В.А., 1986). Значительно облегчает анализ результатов кадастровых работ их накопление и обработка в банках данных на основе сетей ЭВМ, при этом учитываются не только численность и распределение животных, но и сведения об изменениях природных условий в местах их обитания (Равкин, Вартапетов, 1986). Суть ландшафтно-географического подхода к изучению населения птиц при этом сводится к исследованию пространственной организации орнитокомплексов. Переход при анализе из реального хорологического пространства в факторное типологическое, поиск основных тенденций изменений сообществ и определяющих их факторов среды и оценка влияния последних на территориальную неоднородность населения птиц значительно повышает надежность полученных выводов (Равкин, Вартапетов, Юдкин 1994). В диссертации использован именно этот подход.

Рассматриваемая в работе подзона Западной Сибири отличается значительной концентрацией видового разнообразия птиц (зарегистрировано не менее 56% от общего числа видов Западно-Сибирской равнины, в то время как доля площади северной тайги составляет только 14%). Это определяется природными условиями района исследований, которые делают его равно доступным для расселения бореальных видов из восточных, западных и южных областей,'"а так же для проникновения гипоарктических видов с севера. Значительная доля северотаежных ландшафтов еще не нарушена, однако интенсивное освоение нефтегазоносных районов приводит к значительной трансформации и загрязнению всех компонентов природных комплексов и состояние ряда из

них оценивается как катастрофическое. В связи с этим необходимо изучить современное состояние населения птиц северной тайги Западной Сибири, предсказать предстоящие его изменения, наметить основные направления охраны птиц. Без решения этих неотложных и важных задач уникальная информация о биоразнообразии орнитокомплексов изучаемой территории будет безвозвратно утеряна.

Цель и задачи исследования. Основная цель диссертационной работы - изучение пространственной организации населения птиц северной тайги Западной Сибири, которое заключается в выявлении общих тенденций территориальных изменений сообществ птиц и оценке силы связей факторов среды с биологическим разнообразием орнитокомплексов. Для этого решались следующие задачи.

1. Охарактеризовать территориальные изменения обилия всех встреченных видов птиц в основные фазы их жизненного цикла (пролет, гнездование, послегнездовые перемещения, зимовка), динамику их численности и размещение запасов.

2. Классифицировать виды птиц по сходству их пространственного распределения и выделить основные антропогенно-природные факторы и режимы, определяющие неоднородность территориального размещения птиц.

3. Определить основные тенденции пространственных изменений обобщающих характеристик орнитокомплексов (плотности, видового богатства и разнообразия, доминирующего и фаунистического состава, ярусного распределения, биомассы, биоэнергетики, соотношения основных групп потребляемых кормов) и их связь с особенностями внешней среды.

4. Представить основные результаты антропогенного воздействия, в том числе разработок нефтяных месторождений и строительства городских и промышленных ландшафтов на состав и плотность населения птиц и наметить возможные изменения орнитокомплексов под воздействием урбанизации и нефтедобычи.

5. Оценить ресурсы охотничьих птиц, их территориальное размещение и степень изменений, произошедших под воздействием нефтегазового комплекса.

6. Выявить основные направления изменений сообществ птиц в факторном пространстве (пространственно-типологическую структуру) и определить степень совпадения территориальной неоднородности населения птиц с антропогенно-природными факторами среды и их сочетаниями.

7. Определить сезонные изменения обобщающих характеристик сообществ птиц и сопоставить их с соответствующими изменениями среды их обитания и периодическими явлениями в жизни птиц.

8. Охарактеризовав особенности пространственных изменений ор-нитокомплексов в северной тайге по отношению к другим природно-географическим зонам и подзонам Западно-Сибирской равнины выявить на примере населения птиц специфику перехода от бореального к гипоарктическому биогеографическому поясу.

9. Установить основные подходы и наметить первоочередные задачи в охране и рациональном использовании птиц.

Научная новизна работы. Впервые на всей территории северной тайги Западной Сибири для 174 встреченных видов птиц характеризуется их размещение в пределах основных фаз жизненного цикла. Обобщаются: сезонная динамика численности, периодические явления и пространственные изменения запаса птиц. Особую ценность диссертации придает использование обширного спектра ландшафтов: по экологическим условиям - таежно-лесных, пойменных, болотных, урбанизированных и акваторий; по степени антропогенной трансформации - от ненарушенных до урбанизированных; по географическому положению - от долины Оби до долины Енисея. В связи с этим представленную работу можно охарактеризовать не только как познавательно-обобщающую, но и как кадастрово-справочную. Определены общие тенденции размещения видов птиц, а также особенности территориальных изменений ос-

новных показателей орнитокомплекоов. Выявлена пространственно-типологическая структура и организация населения птиц. Охарактеризованы основные особенности антропогенной трансформации населения птиц, возникающие в результате урбанизации и нефтедобычи. Оценены ресурсы охотничье-промысловых птиц и их изменения в условиях разработки нефтегазового комплекса. При сопоставлении пространственно-временной динамики численности видов птиц и структуры их сообществ во всех зонах Западной Сибири, установлено, что в северной тайге происходят следующие наиболее существенные изменения :

- граница средне- и северотаежной подзон служит не только пределом распространения ряда бореальных видов к северу, но и некоторых гипоарктических к югу;

- ведущее положение по численности занимают гипоарктические и бореально-гипоарктические виды, поэтому композиционная структура северотаежных орнитокомплексов более сходна с таковой в лесотундре, чем в средней тайге;

- возрастает широта территориального распределения и степень перекрывания областей преференции массовых видов птиц, что приводит к увеличению сходства орнитокомплексов и постепенности их изменений, территориальная неоднородность населения птиц становится менее предсказуемой;

- растет интенсивность весенне-летней динамики численности птиц, основные фазы их жизненного цикла (предгнездовой пролет, гнездование, послегнездовая прикочевка) сближаются либо перекрываются во времени.

Теоретическое и практическое значение. В результате выполненных исследований установлено, что с продвижением с юга на север наиболее значимые ландшафтно-зональные изменения населения птиц Западной Сибири происходят в северной тайге. Это позволяет относить северотаежные орнитокомплексы наряду с южнотундровыми и лесотундровыми к гипоарктическим, а более южные - к бореальным. При этом

выявлены основные закономерности организации северотаежных орни-токомплексов и, в некоторой степени, экосистем, которые сближают их с таковыми на более северных территориях. Определены основные зависимости формирования сообществ от антропогенно-природных факторов и выяснено, что в Западной Сибири к северу от средней тайги воздействие широтно-зональных условий на население птиц больше, чем ландшафтно-биотопических. Это позволяет считать выполненную работу определенным вкладом в теорию биогеографии и синэкологии.

Характеризуется современное состояние ресурсов охотничье-промысловых видов птиц, в том числе приводятся его стоимостные оценки и основные результаты воздействия нефтегазового комплекса. Результаты исследований могут использоваться для оценки ресурсов северотаежных территорий, составления карт животного населения, проведения экологических экспертиз и определения ущерба животному миру. Полученные сведения представляют собой основу для кадастра и мониторинга населения птиц западносибирской северной тайги, и могут использоваться для разработки мер по охране птиц и рациональной эксплуатации их ресурсов, в том числе для составления федеральной и региональных Красных книг, и развития сети ООПТ.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Сообщества птиц северной тайги формируются в основном по правилу компенсации, выявленному ранее для тундровой биоты. Это правило определяется снижением возможностей экологического викариата, напряженности конкурентных отношений и увеличением относительной экологической емкости среды обитания (Чернов 1982, 1985; Матвеева 1997). При продвижении к северу с уменьшением количества видов, обитающих в определенных подзональных условиях (в данном случае - северотаежных), численность некоторых из них возрастает. То есть уменьшение видового богатства и разнообразия орнитокомплексов при переходе от средней к северной тайге приводит к увеличению суммарного обилия птиц.

2. Пространственно-временная динамика численности и размещения видов птиц в северной тайге выражена сильнее, чем на более низких широтах и приводит к нивелированию типологических различий ор-нитокомплексов. Значительное снижение территориальной сегрегации видов и населения птиц свидетельствует об относительном увеличении воздействия на орнитокомплексы широтно-зональных, в частности климатических природных условий по сравнению с ландшафтно-биотопическими .

3. Смена бореальных сообществ птиц гипоарктическими происходит южнее аналогичных изменений ландшафтов, растительности и населения мелких млекопитающих и земноводных, которые в северной тайге остаются в значительной степени бореальными (таежными), что рассматривается как адаптация сообществ птиц к неблагоприятным климатическим условиям, характерным для севера Западной Сибири, особенно в гнездовый период. Многие гипоаркты размножаются и лету-ют не только в южной тундре и лесотундре, но и в северной тайге, что способствует лучшему выживанию популяций в случаях поздней весны, холодного и дождливого лета, возвратов холодов или сильного воздействия хищников при низкой численности леммингов в тундровой зоне.

4. Антропогенная трансформация населения птиц определяется в основном воздействием урбанизации и нефтегазодобычи. Территориальные группировки птиц промышленно-селитебных лан�