Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Ландшафтно-динамические основы управления особо охраняемыми природными территориями Санкт-Петербурга

ВАК РФ 25.00.23, Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Ландшафтно-динамические основы управления особо охраняемыми природными территориями Санкт-Петербурга"

Санкт-Петербургский государственный университет

на правах рукописи

Резников Андрей Ильич

ЛАНДШАФТНО-ДИНАМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ОСОБО ОХРАНЯЕМЫМИ ПРИРОДНЫМИ ТЕРРИТОРИЯМИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГА.

специальность 25.00.23 - физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Санкт-Петербург 2007

003158937

Работа выполнена на кафедре физической и эволюционной географии факультета географии и геоэкологии Санкт-Петербургского государственного университета

Научный руководитель

доктор географических наук, профессор

Разумовский Владимир Михайлович

Официальные оппоненты

Доктор биологических наук, профессор, Институт озероведения РАН, Санкт-Петербург

Ловелиус Николай Владимирович

Доктор географических наук, профессор, СПбГУ, Санкт-Петербург

Петров Кирилл Михайлович

Ведущая организация Ботанический институт Российской Академии Наук (БИН РАН)

Защита состоится 16 октября 2007 г в 15 00 часов

На заседании диссертационного совета Д 212 232 20 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу 199178, г Санкт-Петербург, 10-я линия В О , д 33, ауд 74

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного университета по адресу: г Санкт-Петербург, университетская набережная^ 7/9

Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять ученому секретарю диссертационного совета

Автореферат разослан 11 сентября

2007 г

Ученый секретарь Диссертационного Совета,

кандидат географических наук

В.В Ятманова

Общая характеристика работы Актуальность темы.

В Санкт-Петербурге сейчас имеется 6 утвержденных особо охраняемых природных территорий (ООПТ) - комплексных заказников и памятников природы, планируется создание еще 21 Развитие системы городских ООПТ дошло до стадии, когда, наряду с проектированием новых охраняемых территорий, встает вопрос — а что, собственно, делать с уже созданными ООПТ9 Традиционный в таких случаях ответ - «беречь, охранять и изучать», применимый к резерватам в малонаселенных, районах тайги, в отношении территории мегаполиса явно недостаточен

Во-первых, ландшафты большинства охраняемых территорий существенно преобразованы человеческой .деятельностью и продолжают быстро изменяться — как в ходе восстановительных сукцессии, так и в результате продолжающихся антропогенных воздействий

Во-вторых, в городских условиях нет ни технических возможностей, ни правовых оснований для взаимной изоляции миллионов жителей города и немногих сохранившихся участков естественных ландшафтов Надо иметь в виду, что массовые выезды горожан «на природу» со всеми своими негативными последствиями в виде пожаров, гор мусора и поврежденных деревьев являются своеобразным проявлением любви к природе — но такая любовь, как и всякая другая, часто бывает разрушительна

Наконец, научный потенциал города (особенно в расчете на единицу площади ООПТ) позволяет проводить не только традиционные работы инвентаризационного характера, но и прогностические исследования, предлагающие различные варианты действий в зависимости от поставленных целей

Целью данной работы является разработка эколого-географических методов управления ландшафтами особо охраняемых природных территорий (ООПТ) в пределах крупного города, основанных на данных о динамике ландшафтов и обеспечивающих формирование оптимального для каждой ООПТ набора состояний ландшафтов

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач

1 Выявление и типизация современных процессов в ландшафтах ООПТ Санкт-Петербурга, обусловленных совместным действием природных и антропогенных факторов

2 Прогнозирование состояния ландшафтов ООПТ Санкт-Петербурга на основе индикации современных процессов на период нескольких десятилетий при условии спонтанного развития

3 Разработка методики определения целевых состояний ландшафтов ООПТ

4 Разработка методов планирования мероприятий, направленных на приведение ландшафтов в целевое состояние

5 Разработка методики ландшафтного мониторинга ООПТ для верификации выводов о направлениях и интенсивности ландшафтных процессов и оценки эффективности реализуемых мероприятий

Объектом исследования данной работы являются ландшафты ООПТ Санкт-Петербурга

Предмет исследования - процессы естественного и антропогенного изменения ландшафтов ООПТ Санкт-Петербурга

Материалы исследования составили, прежде всего, данные полевых исследований автора работы в трех модельных ООПТ Санкт-Петербурга (памятники природы «Комаровский берег» и «Дудергофские высоты», региональный комплексный заказник «Юнтоловский»), а также в проектируемом комплексном заказнике «Сестрорецкое болото» В ходе этих исследований составлялись комплексные ландшафтные описания, обеспечивающие крупномасштабное картографирование ландшафтных процессов При необходимости проводилась таксация древостоя и отбор дендрохронологических образцов

1 5

Отдельный массив полевых материалов составили данные, полученные в ходе исследований на 18 пробных площадях комплексного ландшафтного мониторинга ООПТ Эти исследования включали в себя подробные ландшафтные, геоботанические и почвенные описания, а на лесных участках -также отбор дендрохронологических образцов (всего около 150 образцов) и сплошную таксацию древостоя и подроста

Кроме полевых материалов, в работе использованы лесоустроительные материалы, фондовые и литературные источники, разновременные карты и дистанционные изображения

Теоретические основы исследования и основные подходы.

Методической основой для построения модели управления ООПТ является разработанная с участием автора ландшафтно-динамическая концепция, согласно которой характеристики элементарных ландшафтов (геокомплексов) разделяются на характеристики местоположения (относительно устойчивые свойства рельефа и подстилающих пород) и состояний (более динамичные параметры, относящиеся в основном к растительности и почвам) При этом динамика ландшафтов рассматривается как смена состояний на неизменном «каркасе» местоположений Указанная концепция является, в свою очередь, развитием ландшафтно-динамических идей В Б Сочавы, А А Крауклиса, В Н Солнцева, Н Л Беручашвили, А Д Арманда и других исследователей

Поскольку закономерности изменения состояний ландшафтов при различных воздействиях с большой вероятностью определяются характеристиками местоположения и прилагаемого воздействия, то моделирование динамики ландшафтов и проектирование мероприятий по управлению ландшафтами ООПТ целесообразно проводить именно на основе выделенной сети местоположений

Для того, чтобы решить, что делать с охраняемыми природными территориями в большом городе, нужно ответить на два вопроса

— Чего мы хотим достичь своими действиями, т е каковы наши цели на данной территории9 В каждом случае нужно решить, хотим ли мы сделать данную ООПТ в целом и каждую ее часть больше похожей на природный резерват, или на убежище охраняемых видов растений и животных, или на рекреационную местность Состояние (или набор состояний) ландшафта, в наибольшей степени соответствующее его функциям в составе ООПТ и потому являющееся целью управления, мы в дальнейшем будем называть целевым состоянием ландшафта

- Что сейчас происходит на данной территории, какие процессы там идут и к чему они приведут при сохранении нынешних условий9 Ландшафты любой освоенной территории, в особенности же такой динамичной как в природном отношении, так и по интенсивности и способам антропогенных воздействий, как окрестности Санкт-Петербурга, постоянно изменяются Процессы изменения ландшафтов, определяемые нынешним сложившимся 1 сочетанием естественных факторов и антропогенных воздействий, мы в дальнейшем будем называть спонтанными процессами Изучение этих процессов позволяет прогнозировать будущее состояние каждого геокомплекса

Если ответы на два поставленных выше вопроса получены, то действия по управлению ООПТ сводятся к классической задаче управления по приведению системы с известными параметрами в заданное состояние

В настоящей работе предложена реализация изложенных выше принципов построения модели управления ООПТ

При выполнении работы применялись следующие методы исследования:

■ полевые маршрутные исследования, включающие

- составление подробных и кратких ландшафтных описаний, включая описание динамических тенденций ландшафтов

- отбор дейдрохронологических образцов

- полевое картографирование ландшафтных процессов в масштабах 1:2000-1.10000

■ полевые мониторинговые наблюдения, включающие'

- подробные ландшафтные, геоботанические и почвенные описания

- отбор дендрохронологических образцов

- сплошную таксацию древостоя и подроста

■ камеральная обработка дендрохронологических и лесотаксационных материалов с построением графиков и гистограмм

■ анализ разновременных карт и дистанционных изображений с использованием компьютерного совмещения

■ разработка и создание геоинформационной системы исследованных ООПТ, включающей слои местоположений и современных состояний ландшафтов, современных спонтанных процессов, прогнозируемых состояний, целевых состояний, нежелательных процессов и состояний, планируемых мероприятий.

■ анализ литературных источников

На основании выявленных указанными методами закономерностей динамики ландшафтов ООПТ Санкт-Петербурга разработаны также новые методы прогнозирования будущих состояний ландшафтов, а также методы управления ООПТ, расположенных в освоенных густонаселенных районах таежной зоны, в особенности в пределах крупных городских агломераций

Научная новизна данной работы определяется тем, что в ней впервые применен ландшафтно-динамический подход к проблемам обеспечения функционирования ООПТ, представляющих собой фрагменты таежных ландшафтов среди урбанизированных территорий. В результате применения такого подхода впервые предложены, обоснованы и реализованы следующие методы управления ООПТ, основанные на данных о динамике ландшафтов:

■ метод прогнозирования состояния ландшафтов ООПТ через 40-60 лет на основе индикации современных спонтанных процессов в ландшафтах и предсказания результатов этих процессов

метод определения целевых состояний ландшафтов ООПТ на основе выявления функций всей ООПТ или ее функциональных зон. алгоритм планирования природоохранных мероприятий, основанный на сопоставлении прогнозируемых и целевых состояний ландшафтов, принцип организации комплексного ландшафтного мониторинга ООПТ, основанный на анализе ландшафтной структуры территории и позволяющий"

- верифицировать данные о спонтанных процессах в ландшафтах ООПТ

- оценивать и своевременно корректировать результаты проводимых мероприятий

Практическая значимость работы

На примере конкретных ООПТ Санкт-Петербурга решена актуальная задача управления ООПТ на территории крупнейшего города, в условиях, когда применение традиционных «охранительных» моделей управления невозможно или неэффективно. Полученное решение может применяться также и к другим подобным территориям, по крайней мере, в таежной зоне.

Для выбранных модельных ООПТ комплексный заказник «Юнтолов-ский», комплексные памятники природы «Комаровский берег», «Дудер-гофские высоты» - спроектирована сеть комплексного ландшафтного мониторинга, разработан состав и периодичность наблюдений на площадках мониторинга.

Для комплексных памятников природы «Комаровский берег», «Дудер-гофские высоты», кроме того, разработан план природоохранных мероприятий, обеспечивающий функционирование этих ООПТ в соответствии с их целями.

Разработанный план мероприятий был одобрен Комитетом по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности Санкт-Петербурга и начал реализовываться с 2007 г.

Апробация работы. Отдельные положения работы докладывались на X (Москва, 1997) и XI (Москва, 2006) ландшафтных конференциях, а также на конференции «Современное состояние и перспективы развития особо охраняемых природных территорий регионального значения в условиях города» (С.-Петербург, 2005) и на научной сессии факультета географии и геоэкологии СТШГУ (С.-Петербург, 2007) По теме работы подготовлено 7 публикаций.

Объем и структура работы Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы Содержание работы изложено на 233 страницах текста, с 84 рисунками и 21 таблицей. Библиография содержит 54 наименования.

Благодарности. Автор искренне благодарен к г.й., доц. Г А Исаченко, в сотрудничестве с которым проводились многие теоретические исследования и полевые работы, часть из которых использована в диссертации, написаны и опубликованы научные статьи.

Автор признателен д.г.н., проф. ВМ. Разумовскому и д.гн., проф К.В Чистякову за полезные советы, критические замечания и содействие в подготовке диссертации.

Автор выражает признательность сотрудникам Дирекции ООПТ Санкт-Петербурга, в особенности директору Т.В Ковалевой, за плодотворные дискуссии о роли и функционировании охраняемых территорий в современном городе.

Автор благодарит также студентов, помогавших ему в полевых исследованиях и обработке материалов, в особенности М Варламову.

Содержание работы.

1. Теоретико-методические основы изучения динамики ландшафтов. Здесь рассмотрена основная теоретическая концепция исследования, а также методы диагностики современных процессов в ландшафтах и методы прогнозирования будущих состояний ландшафтов.

1.1. В самом общем виде, подход автора к изучению динамики ландшафтов состоит в том, что состояния природных систем выделяются на основе синтеза процессов изменения природных тел (элементов, кошюнентов) в пространстве и времени. Ландшафты, в свою очередь, рассматриваются как наиболее длительные и устойчивые состояния, в которые «вовлечены» наиболее стабильные компоненты Иначе говоря, ландшафты (геокомплексы) и их состояния понимаются как пространственно-временные реализации процессов. Таким образом, характеристики элементарных ландшафтов (геокомплексов) разделяются на характеристики местоположения (относительно устойчивые свойства рельефа, подстилающих пород и режима увлажнения) и состояний (более динамичные параметры, относящиеся в основном к растительности и почвам). Первые изменяются в 10—100 и более раз медленнее, чем вторые. В таком понимании процессы в ландшафтах можно трактовать как смену их состояний при неизменном местоположении, а динамику ландшафтов - как совокупность таких процессов.

1.2. При обзоре методов выявления ландшафтных процессов особое внимание уделено исследованию изменений основного системообразующего элемента таежных геосистем — древостоям основных лесообразующих пород европейской тайги Среди таких методов — индикация процессов по структуре древостоя и подроста, по рядам радиального прироста деревьев, по морфологическим признакам деревьев

1.3. При рассмотрении методов прогнозирования будущих состояний ландшафтов применительно к городским ООПТ отмечается, что для этой задачи большинство известных методов прогнозирования оказываются либо ненужными, либо неприменимыми Как альтернатива, нами предлагается метод прогнозирования будущих состояний ландшафтов ООПТ, расположенных в освоенных густонаселенных районах, в том числе в крупных городах, основанный на изучении процессов Методы диагностики ландшафтных процессов, в отличие от традиционных методов прогнозирования, работают в специфических условиях городских ООПТ в полном объеме Иногда мы

можем указать причину наблюдаемых процессов, иногда нет. Но сам процесс мы видим, а значит, можем предсказать результат этого процесса, который и будет нашим прогнозом. Такой подход мы называем процессуальным прогнозированием. Поскольку данная работа посвящена таежной зоне, в ландшафтах которой системообразующими элементами являются популяции основных древесных пород, а ведущими процессами - процессы изменения состава и соотношения этих пород в древостоях, то и прогнозирование в основном ведется по древесным породам. Предполагается, что остальные элементы «высокочастотной» составляющей геокомплекса - подлесок, травяно-кустарничковый и мохово-лишайниковый яруса, почвы - закономерно для данного местоположения изменяются со сменой или появлением/исчезновением древесной растительности. Процессы, происходящие без смены древостоя, учитываются нами только для безлесных территорий.

2. Исследование динамики ландшафтов трех модельных ООПТ Санкт-Петербурга, памятников природы «Комаровский берег» и «Дудер-гофские высоты», заказника «Юнтоловский». Приведены данные по истории освоения и современному состоянию ландшафтов этих территорий, описаны современные процессы и дан прогноз состояния ландшафтов через 40 - 60 лет Наиболее подробно рассмотрен первый из перечисленных объектов, на нем с примерами и фотографиями демонстрируются предлагаемые методы индикации процессов и ландшафтного прогнозирования Выделенные направления процессов в ландшафтах памятника природы «Комаровский берег» приведены в таблице 1 На рисунке 1 (цв вклейка) приведена карта современных процессов для этой ООПТ, а в таблице 2, которая может рассматриваться как легенда к этой карте - соответствие современной растительности «Комаровского берега» и протекающих в ней процессов Выяснилось, что только 10% ландшафтов исследуемой территории находится в стабильном состоянии, остальные так или иначе изменяются. Среди этих изменений ведущая роль принадлежит увеличению фитомассы и фитоценотической роли ели, что в целом соответствует общим закономерностям динамики ландшаф-

тов Северо-Запада. На рисунке 2 (ив. вклейка) приведена карта прогноза спонтанного (в изложенном выше смысле) развития ландшафтов «Комаров-ского берега». Прогноз определен как исход наблюдаемых ныне процессов

Таблица 1 Направления процессов в ландшафтах «Комаровского берега»

Обозначение направления процесса Описание направления процесса

= Сохранение нынешнего состояния, примерного состава и фитомассы растительности

С Увеличение фитоценотической роли и/или запаса сосны

СБ Совместное увеличение запаса сосны и березы

Е Увеличение фитоценотической роли и/или запаса ели

Е- Отмирание древостоя ели в результате заболачивания

Е~ Динамическое равновесие в еловых лесах

Б Увеличение фитоценотической роли и/или запаса березы

Оч Увеличение фитоценотической роли и/или запаса черной ольхи

Ч Увеличение фитомассы черемухи и кустарннков-интродуцентов

д Рекреационная дигрессия в сочетании с порубками, локальными гарями

Для памятника природы «Дудергофские высоты» основными процесса-

ми является сохранение и увеличение ведущей роли широколиственных пород, особенно ясеня и клена, часто в сочетании со смывом почвы с крутых склонов. То и другое является результатом особенностей геологического строения и рельефа данной территории. Увеличение роли хвойных пород, в основном ели, выражено гораздо слабее. На значительной площади безлесных участков активно идет зарастание высокотравьем и подростом лиственных деревьев

Для Юнтоловского заказника, расположенного преимущественно на торфе, основными процессами является зарастание открытых болот лесом, а в лесных сообществах - увеличение роли ели. Встречаются и противоположные процессы - заболачивание и гибель леса, однако нами показано, что преобладают процессы, связанные с уменьшением обводненности

3. Определение целевых состояний ландшафтов исследуемых территорий и разработка плана мероприятий, направленных на приближение ландшафтов ООПТ к целевому состоянию. Целевые состояния определяются, как указано выше, исходя из назначения ООПТ в целом и ее функционального зонирования. Соответствующие результаты для «Комаровского берега» приведены на рис 3 (цв вклейка) и в таблице 3

Таблица 3 Характеристики функциональных зон памятника природы «Кома-ровский берег» и соответствующие им целевые состояния ландшафтов_

Обо- Название зо- Пло- Основное Пиковая Целевое

знач ны щадь ,га использование рекреационная нагрузка, чел/га в день состояние ландшафтов

Зона умерен- 24.5 Прогулки, сбор 7-8 Сухие со-

1 ной рекреации грибов и ягод, сняки и ель-

(прогулочная) спортивные и детские игры ники

Зона интен- 181 Устройство пик- 50-60 Разрежен-

сивной рек- ников, купание; ные сосняки,

2 реации (пик-никовая) прогулки закрепленные дюны, пляжи

Зона особой 86.3 Уединенные про- 2-3 Старовозра-

охраны гулки, сбор грибов стные ель-

3 и ягод ники и чер-ноолыпани-ки

Исторические 50 Единичные посе- 2-3 Сосново-

парки начала щения елово-

4 ХХв широколиственные парковые леса

Массивы за- 16.1 Практически не <1 Ельники и

брошенных используется чернооль-

с/х земель шаники;

5 размещение объектов инфраструктуры.

На рис. 4 (цв вклейка) приведена карта нежелательных тенденций спонтанной динамики ландшафтов памятника природы «Комаровский берег», «уводящих» ландшафты от их целевых состояний В работе приводится также карта рекомендованных мероприятий, разработанных исходя из критерия приближения будущих состояний ландшафтов к целевым состояниям

Описана сеть пробных площадей комплексного ландшафтного мониторинга, организованная на рассматриваемых территориях в ходе выполнения работы.

Основные публикации автора по теме исследования. 1 Резников А.И. Спектры древостоев как индикатор длительных изменений ландшафтов Приладожья // Длительные изменения и современное состояние ландшафтов Приладожья СПб, 1995. С. 18-26

2. Исаченко Г.А., Резников А.И. Динамика ландшафтов тайги Северо-Запада Европейской России. СПб. Изд-во Русск. геогр. о-ва, 1996 166 с

3. Исаченко Г.А., Резников А.И. Изменение ландшафтов северного побережья Невской губы (Лахтинская впадина) в процессе их освоения // Изв РГО 1997. Т 129 Вып 4. С. 24-33.

4. Исаченко Г.А., Резников А.И. Современное состояние и сценарии изменения болотных ландшафтов в условиях большого города // Изв РГО 1997. Т 129 Вып. 5 . С 23-31.

5. Исаченко Г.А., Резников А.И. Карельский перешеек: ландшафты, история и конфликты // Геогр. и природн ресурсы. 1999 № 1. С. 16 -23.

6 Юнтоловский региональный комплексный заказник / Ред Е А. Волкова, Г А. Исаченко, В Н Храмцов. СПб, 2005 (Разделы «Современные ландшафты», «Сукцессии лесной растительности как индикатор современных процессов в ландшафтах») 7. Резников А.И, Исаченко Г.А., Степочкина O.E., Сколозубова М.В. Динамика ландшафтов после добычи торфа карьерным способом Изв РГО., 2004. Т.136 вып.З. С 49-62.

Таблица 2. [ 1роцессы в ландшафтам памятника природы «Комаровск] ■щ 6ср£г» (к к яр те на рис*

Современное состояние растительности Обозначение Направлении процессов (обозначении в таблице ])

Е Е- С СБ Б Оч ч д

Леса с преобладанием ели К * к- Е+ Е- Щич

Леса с преобладанием сосны С с+ с/д

Леса с преобладанием березы В Б= Б/К | ...................: Б/Оч Б/Ч 1

—Е55Г5Е

Леса с преобладанием черной ольхи Оч Очв Оч/Е Оч/Е-

Заросли черемухи и кустарником ч —ч

Безлесные болота Бол

Луга Л л/ч

Растительность безлесных дюн Дн/Д

Разреженная растительность литорали Лт Лт/Д ...

I ■_,(]> мо. пре об п л дающего типа растительности:

В Береза Болота Дюны I, Ель

Литораль Э Ольча ч. _ Сосна ■ Черемуха

Рисунок 2. Прогноз состояния ландшафтов «Комаровского берега» через 40-60 лет при спонтанном развитии.

Рисунок 3. Предлагаемая схема функционального зонирования памятника природы "Комаровский берег". Подробные обозначения в таблице 3.

березы, Кол - болота в рекреационной зоне, (Е-) -гибель ели, Оч- рост ольхи черной в рекреационной зоне, Ч- разрастание черемухи и кустарников, 11- зарастание исторических парков. Цифрами обозначены функциональные зоны по табл. 3.

Подписано в печать 07 09.2007 Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная Печать офсетная Тираж 100 экз. Усл. п. л. 1,2 Заказ № 606

Отпечатано в ООО «Издательство "ЛЕМА"»

199004, Россия, Санкт-Петербург, В.О., Средний пр, д.24, тел./факс 323-67-74 e-mail: izd_lema@mail ru

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Резников, Андрей Ильич

Введение.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава 1. Теоретико-методические основы изучения динамики ландшафтов

1.1. Основные положения ландшафтно-динамической концепции, используемые в данной работе.

1.2. Методы диагностики современных процессов в ландшафтах.

1.3. Методы прогнозирования будущих состояний ландшафтов.

Глава 2. Исследования динамики и прогнозирование состояний ландшафтов особо охраняемых природных территорий Санкт-Петербурга

2.1. Динамика ландшафтов памятника природы «Комаровский берег».

2.2. Динамика ландшафтов памятника природы «Дудергофские высоты»

2.3. Динамика ландшафтов заказника «Юнтоловский».

Глава 3. Планирование природоохранных мероприятий на особо охраняемых природных территориях Санкт-Петербурга на основе исследования динамики их ландшафтов.

3.1. Планирование мероприятий на территории памятника природы «Комаровский берег».

3.2. Планирование мероприятий на территории памятника природы «Дудергофские высоты».

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Ландшафтно-динамические основы управления особо охраняемыми природными территориями Санкт-Петербурга"

Актуальность темы.

В Санкт-Петербурге сейчас имеется 6 утвержденных особо охраняемых природных территорий (ООПТ) - комплексных заказников и памятников природы; планируется создание еще 21. Развитие системы городских ООПТ дошло до стадии, когда, наряду с проектированием новых охраняемых территорий, встает вопрос - а что, собственно, делать с уже созданными ООПТ? Традиционный в таких случаях ответ - «беречь, охранять и изучать» - применим для резерватов в малонаселенных районах тайги, но в отношении территории мегаполиса явно недостаточен.

Во-первых, большинство охраняемых территорий стали или становятся таковыми отнюдь не в «девственном» состоянии - они находятся на разных этапах преобразования природы человеком в соответствии с изменяющимися со временем представлениями об оптимальном устройстве природной среды. Ландшафты этих территорий продолжают быстро изменяться и в настоящее время - как в ходе восстановительных сукцессий, так и в результате продолжающихся антропогенных воздействий.

Во-вторых, охрана природы в городских ООПТ также имеет свои особенности. Во всяком случае, речь здесь не может идти о заведомо безнадежных попытках взаимной изоляции миллионов жителей города и немногих сохранившихся участков естественных ландшафтов. Для этого нет ни технических возможностей, ни правовых оснований. Надо иметь в виду, что массовые выезды горожан «на природу» со всеми своими негативными последствиями в виде пожаров, гор мусора и поврежденных деревьев являются своеобразным проявлением любви к природе - но такая любовь, как и всякая другая, часто бывает разрушительна.

Наконец, от изучения ООПТ в условиях, когда концентрация научной мысли на единицу площади сохранившихся в пределах города лесов и болот столь велика, что приводит уже к конкуренции между коллективами исследователей, город вправе ждать чего-то большего, чем традиционные работы инвентаризационного характера по отдельным компонентам природной среды. Нужны работы прогностического плана, предлагающие различные варианты действий в зависимости от поставленных целей.

Ответ на вопрос о том, что делать с охраняемыми природными территориями в большом городе, зависит от ответов на два других:

- Чего мы хотим достичь своими действиями, т.е. каковы наши цели на данной территории? Это не такой простой вопрос: в каждом случае нужно решить, хотим ли мы сделать данную ООПТ в целом и каждую ее часть больше похожей на природный резерват, или на убежище охраняемых видов растений и животных, или на рекреационную местность. Цели природоохранной деятельности в ООПТ, организованных на практически нетронутом верховом болоте и в ландшафтном парке XIX в., будут существенно различаться. Состояние (или набор состояний) ландшафта, в наибольшей степени соответствующее его функциям в составе ООПТ и потому являющееся целью управления, мы в дальнейшем будем называть целевым состоянием ландшафта. Самое общее представление о таких состояниях ландшафтов можно получить из природоохранного законодательства, впоследствии оно конкретизируется на основе правоустанавливающих документов для данной ООПТ.

- Что в действительности происходит на данной территории, т.е. какие процессы там идут и к чему они приведут при сохранении нынешних условий? Ландшафты любой освоенной территории, в особенности же такой динамичной как в природном отношении, так и по интенсивности и способам антропогенных воздействий, как окрестности Санкт-Петербурга, постоянно изменяются. Процессы такого изменения, определяемые нынешним сложившимся сочетанием естественных факторов и антропогенных воздействий, мы в дальнейшем будем называть спонтанными процессами. Изучение спонтанных процессов позволяет прогнозировать их результат для каждого заданного участка местности.

Если ответы на два поставленных выше вопроса получены, то планирование действий по управлению ООПТ сводится к классической задаче управления: известна траектория движения динамической системы и состояние, в которое она придет при отсутствии воздействий; известно состояние, в которое эту систему нужно привести, а значит, планируемое воздействие должно так изменить траекторию движения системы, чтобы она пришла именно в заданное состояние.

Основные идеи и подходы.

Методической основой для построения модели управления ООПТ является разработанная с участием автора (Исаченко, Резников, 1996) ланд-шафтно-динамическая концепция, согласно которой характеристики элементарных ландшафтов (геокомплексов) разделяются на характеристики местоположения (относительно устойчивые характеристики рельефа и подстилающих пород) и состояний (более динамичные параметры, относящиеся в основном к растительности и почвам). Первые изменяются в 10—100 и более раз медленнее, чем вторые. Поскольку закономерности изменения состояний ландшафтов при различных воздействиях с большой вероятностью определяются характеристиками местоположения и прилагаемого воздействия, то моделирование динамики ландшафтов и проектирование мероприятий по обустройству ООПТ целесообразно проводить именно на основе выделенной сети местоположений.

Автором предлагается следующий алгоритм проектирования обустройства ООПТ:

1. Составление детальной ландшафтной карты ООПТ, включающей карты местоположений и многолетних состояний (растительных сообществ и почв). Карты составляются по результатам полевых исследований и дешифрирования крупномасштабных аэрофотоснимков.

2. Составление, на основе инвентаризационных исследований и базовой ландшафтной карты, схемы функционального зонирования территории ООПТ: выделение зон особой охраны, рекреационных, буферных и других; определение местообитаний редких и охраняемых видов растений и животных.

3. Составление карты целевого состояния ландшафтов. Здесь подход зависит от характера местности и нынешнего состояния ландшафта. Так, для зон строгой охраны таким состоянием обычно является климаксное состояние растительных сообществ; для исторических парков - первоначальное планировочное решение; для рекреационных зон выбирается оптимальное сочетание проходимости и живописности с соблюдением санитарно-гигиенических критериев; для мест обитания редких и охраняемых видов -оптимальные для них условия среды, которые, кстати, далеко не всегда соответствуют «естественным» состояниям ландшафтов.

4. Исследование предыдущих состояний ландшафтов и их изменений в прошлом, в особенности в результате антропогенных воздействий в разные исторические периоды. Проводится на основе исторических источников, сопоставления разновременных карт и аэрофотоснимков (с уточнениями в ходе полевых исследований), а также методами геохронологии.

5. Выявление современных процессов, идущих в различных местоположениях (например, вытеснение березы елью, зарастание лугов, заболачивание лесов и т.д.). Процессы определяются из сопоставления нынешних состояний ландшафтов с предыдущими, а также по материалам лесоустройства и геоботанических исследований.

6. Составление прогноза спонтанного развития геокомплексов ООПТ на долгосрочную перспективу, обычно определяемую периодом развития одного поколения древостоев, т.е. 40-60 лет. Так, если в настоящее время на каком-то участке леса ель начала вытеснять березу, то через 50 лет она ее, скорее всего, вытеснит и лес станет еловым; если сейчас луг стал зарастать березой, то здесь сформируется березовый лес, и так далее.

7. В результате сопоставления карты целевого состояния ландшафтов (п. 3) и прогноза их спонтанного развития (п. 6) составляется карта планируемых мероприятий. Так, для сохранения или восстановления климаксных состояний растительных сообществ необходимы меры, направленные на минимизацию антропогенных воздействий; для восстановления исторической планировки парков - приемы ландшафтного дизайна. Для сохранения редких видов обычно требуется поддержание нынешней ландшафтной структуры, с учетом экологии вида. Развитие рекреационных зон требует формирования соответствующей инфраструктуры. Реализация такого плана, разумеется, зависит от финансовых ресурсов организаций, ответственных за ООПТ.

8. Для контроля изменения состояний ландшафтов предусматривается организация ландшафтного мониторинга, позволяющего оценивать результаты природоохранных мероприятий и своевременно корректировать их планы.

Настоящая работа является первой попыткой реализации изложенных выше принципов построения модели управления ООПТ.

Целью данной работы является разработка методов управления ландшафтами особо охраняемых природных территорий (ООПТ) в пределах крупного города, основанных на данных о динамике ландшафтов и обеспечивающих формирование оптимального для каждой ООПТ набора состояний ландшафтов, а также методов контроля результатов управления.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1. Выявление и картографирование современных процессов в ландшафтах ООПТ Санкт-Петербурга, обусловленных совместным действием природных и антропогенных факторов.

2. Прогнозирование состояния ландшафтов ООПТ Санкт-Петербурга на основе индикации современных процессов на период нескольких десятилетий при условии спонтанного развития.

3. Разработка методики определения целевых состояний ландшафтов ООПТ.

4. Разработка методов планирования природоохранных мероприятий, основанных на сопоставлении целевых и прогнозируемых состояний ландшафтов.

5. Разработка методики ландшафтного мониторинга ООПТ для верификации выводов о направлениях и интенсивности ландшафтных процессов и оценки результативности реализуемых мероприятий.

Объектом исследования данной работы являются ландшафты ООПТ Санкт-Петербурга.

Предмет исследования - процессы естественного и антропогенного изменения ландшафтов ООПТ Санкт-Петербурга с характерным временем в десятки лет.

Материалы исследования составили, прежде всего, данные полевых исследований автора работы в трех модельных ООПТ Санкт-Петербурга (памятники природы «Комаровский берег» и «Дудергофские высоты», региональный комплексный заказник «Юнтоловский»), а также в проектируемом комплексном заказнике «Сестрорецкое болото». В ходе этих исследований было составлено более 200 комплексных ландшафтных описаний, в которых отмечались также динамические признаки изучаемых ландшафтов.

Отдельный массив полевых материалов составили данные, полученные в ходе исследований на 18 пробных площадях комплексного ландшафтного мониторинга ООПТ. Эти исследования включали в себя подробные ландшафтные, геоботанические и почвенные описания, а на лесных участках -также отбор дендрохронологических образцов и сплошную таксацию древостоя и подроста.

Кроме полевых материалов, в работе использованы материалы последнего и предыдущих лесоустройств, фондовые и литературные источники, разновременные карты и дистанционные изображения.

При выполнении работы применялись следующие методы исследования: полевые маршрутные исследования, включающие: о составление подробных и кратких ландшафтных описаний, включая описание динамических тенденций ландшафтов о отбор дендрохронологических образцов о полевое картографирование ландшафтных процессов в масштабах 1:2000- 1:10000 полевые мониторинговые наблюдения, включающие: о подробные ландшафтные, геоботанические и почвенные описания о отбор дендрохронологических образцов о сплошную таксацию древостоя и подроста. камеральная обработка дендрохронологических и лесотаксационных материалов с построением графиков и гистограмм анализ разновременных карт и дистанционных изображений с использованием компьютерного совмещения разработка и создание геоинформационной системы исследованных ООПТ, включающей слои местоположений и современных состояний ландшафтов, современных спонтанных процессов, прогнозируемых состояний, целевых состояний, нежелательных процессов и состояний, планируемых мероприятий. анализ литературных источников

На основании выявленных указанными методами закономерностей динамики ландшафтов ООПТ Санкт-Петербурга разработаны также новые методы прогнозирования будущих состояний ландшафтов, а также методы управления ООПТ, расположенных в освоенных густонаселенных районах таежной зоны, в особенности в пределах крупных городских агломераций. Эти методы приведены ниже.

Научная новизна данной работы определяется тем, что в ней впервые применен ландшафтно-динамический подход к проблемам обеспечения функционирования ООПТ, расположенных в освоенных густонаселенных районах зоны тайги, в особенности в пределах крупных городов. В результате применения такого подхода впервые предложены, обоснованы и реализованы следующие методы управления ООПТ, основанные на данных о динамике ландшафтов: метод прогнозирования состояния ландшафтов ООПТ через 40-60 лет на основе индикации современных спонтанных процессов в ландшафтах и предсказания результатов этих процессов. метод определения целевых состояний ландшафтов ООПТ на основе выявления функций всей ООПТ или ее функциональных зон. метод выявления нежелательных процессов в ландшафтах ООПТ путем сопоставления прогнозируемых результатов этих процессов с целевыми состояниями ландшафтов. метод планирования природоохранных мероприятий, основанный на анализе нежелательных процессов и состояний метод планирования комплексного ландшафтного мониторинга ООПТ, основанный на анализе ландшафтной структуры территории и позволяющий: о верифицировать данные о спонтанных процессах в ландшафтах ООПТ о оценивать и своевременно корректировать результаты проводимых мероприятий

Практическая значимость работы состоит в том, что в ней:

Решена актуальная задача управления ООПТ на территории крупнейшего города, в условиях, когда применение традиционных «охранительных» моделей управления невозможно или неэффективно. Полученное решение может применяться также и к другим подобным территориям, по крайней мере, в таежной зоне.

Для выбранных модельных ООПТ: комплексный заказник «Юнтолов-ский», комплексные памятники природы «Комаровский берег», «Дудер-гофские высоты» - спроектирована сеть комплексного ландшафтного мониторинга, разработан состав и периодичность наблюдений на площадках мониторинга.

Для комплексных памятников природы «Комаровский берег», «Дудер-гофские высоты», кроме того, разработан план природоохранных мероприятий, обеспечивающий функционирование этих ООПТ в соответствии с их целями.

Разработанный план мероприятий был одобрен Комитетом по природопользованию и охране окружающей среды Санкт-Петербурга и начал реализовываться с 2007 г.

Основные публикации автора по теме исследования:

1. Резников А.И. Спектры древостоев как индикатор длительных изменений ландшафтов Приладожья. // Длительные изменения и современное состояние ландшафтов Приладожья. СПб, 1995. С. 18-26.

2. Исаченко Г.А., Резников А.И. Динамика ландшафтов тайги Северо-Запада Европейской России. СПб.: Изд-во Русск. геогр. о-ва, 1996. 166 с.

3. Исаченко Г.А., Резников А.И. Изменение ландшафтов северного побережья Невской губы (Лахтинская впадина) в процессе их освоения //

Изв. РГО. 1997. Т. 129. Вып. 4. С. 24-33.

4. Исаченко Г.А., Резников А.И. Современное состояние и сценарии изменения болотных ландшафтов в условиях большого города // Изв. РГО. 1997. Т. 129. Вып. 5. С. 23-31.

5. Исаченко Г.А., Резников А.И. Карельский перешеек: ландшафты, история и конфликты // Геогр. и природн. ресурсы. 1999. № 1. С. 16-23.

6. Юнтоловский региональный комплексный заказник / Ред. Е.А. Волкова, Г.А. Исаченко, В.Н. Храмцов. СПб, 2005 (Разделы: «Современные ландшафты», «Сукцессии лесной растительности как индикатор современных процессов в ландшафтах»)

7. Резников А.И, Исаченко Г.А., Степочкина О.Е., Сколозубова М.В. Динамика ландшафтов после добычи торфа карьерным способом. Изв. РГО., 2004. ТЛЗб.вып.3. С. 49-62.

Апробация работы.

1. X ландшафтная конференция «Структура, функцинирование и эволюция природных и антропогенных ландшафтов». Москва, 1997.

2. «Современное состояние и перспективы развития особо охраняемых природных территорий регионального значения в условиях города» СПб., 2005.

3. XI ландшафтная конференция «Ландшафтоведение - теория, методы, региональные исследования, практика». Москва, 2006.

4. Научная сессия УНЦ географии и геоэкологии. СПб, 2007.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Содержание работы изложено на 233 страницах, с 84 рисунками и 21 таблицей. Библиография содержит 54 наименования.

Заключение Диссертация по теме "Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов", Резников, Андрей Ильич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По итогам работы можно констатировать, что поставленные в ней цели достигнуты, а задачи выполнены, а именно:

Разработаны методы выявления современных процессов в таежных ландшафтах Северо-запада европейской территории России (СЗ ЕТР); в частности, показано, что многие процессы поддаются полевой визуальной диагностике. Приведены диагностические признаки различных процессов.

Разработаны методы прогнозирования состояния таежных ландшафтов СЗ ЕТР, в особенности применимые для ООПТ на территории крупных городов. В основу прогнозирования положена индикация современных процессов в ландшафтах.

Разработана методика картографирования современных процессов и прогнозируемых состояний ландшафтов в виде наложения слоев «Состояние - процесс - результат».

Разработана методика определения целевых состояний ландшафтов ООПТ на основе выявления функций всей ООПТ или ее функциональных зон.

Разработаны методы выявления нежелательных процессов в ландшафтах ООПТ путем сопоставления результатов этих процессов с целевыми состояниями ландшафтов.

Разработаны методы планирования природоохранных мероприятий, основанные на анализе нежелательных процессов и состояний.

Для выбранных модельных ООПТ: комплексный заказник «Юнтоловский», комплексные памятники природы «Комаровский берег», «Дудергофские высоты» - выполнена диагностика современных процессов и составлен прогноз состояния ландшафтов через 40 - 60 лет. При этом подтвердилась высокая динамичность исследуемых ландшафтов: более чем на половине территории модельных ООПТ происходит смена состояний, везде (но в разной степени) усиливаются позиции ели. Для Юнтоловского заказника сделан вывод об уменьшении обводненности торфяника.

Для комплексных памятников природы «Комаровский берег», «Дудергофские высоты», кроме того, разработан план природоохранных мероприятий, обеспечивающий функционирование этих ООПТ в соответствии с их целями.

Разработанный план мероприятий был одобрен Комитетом по природопользованию и охране окружающей среды Санкт-Петербурга и начал реализовываться с 2007 г.

229

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Резников, Андрей Ильич, Санкт-Петербург

1. Анучин Н.П. Лесная таксация. М., 1982, 552 с.

2. Арманд А.Д. Ландшафт как конструкция // Изв. Всес. геогр. об-ва. 1988. Т.120. Вып.2. С.120-125.

3. Арманд А.Д. Самоорганизация и саморегулирование географических систем. М., 1988,259 с.

4. Арманд Д.Л. Наука о ландшафте. М., 1975, 287 с.

5. Балашов Е.А. Карельский перешеек земля неизведанная. Часть 1. Юго-Западный сектор. СПб, 1996, 184 с.

6. Беручашвили Н.Л. Четыре измерения ландшафта. М., 1986, 182 с.

7. Богданов И. Лахта Ольгино. СПб., 1997.

8. Боч М.С., Смагин В.А. Флора и растительность болот Северо-Запада России и приципы их охраны. СПб, 1993, 224 с.

9. Волоссович К.А. Обзор главнейших гидрогеологических и почвенных элементов имения «Лахта» // Горный журнал. 1912. Т. 3. С. 334-342.

10. Ю.Горбатенко С. Б. Дудергофско-Таицкий историко-ландшафтный комплекс // Памятники истории и культуры Санкт-Петербурга: Сб. научн. статей. СПб., 1994. С. 197-207.

11. П.Грейсер Е. Л., Дашко Р. Э., Котлукова И. В., Малаховский Д. Б. Строение и происхождение Дудергофских высот (окрестности Ленинграда) // Изв. Всес. Геогр. о-ва. 1980. Т. 112. Вып. 2. С. 138-146.

12. Джиноридзе Р.Н., Клейменова Г.И. Материалы к палеоботанической характеристике позднее и послеледниковых отложений Лахтинской котловины // Проблемы палеогеографии. Л., 1965. С. 193-213.

13. Доктуровский B.C., Ануфриев Г.И. Материалы по стратиграфии ленинградских торфяников // Тр. Ин-та торфа. 1931. Вып. 9. С. 3-40.

14. Дудергофские высоты комплексный памятник природы / Ред. Е.А. Волкова, Г.А. Исаченко, В.Н. Храмцов. СПб, 2006, 114 с.

15. Дыренков С.А. Внешние признаки для определения возраста ели в восточноевропейской части средней тайги // Лесоведение. 1970. N2. С.98-101.

16. Дыренков С.А. Структура и динамика таежных ельников. Л., 1984, 174 с.

17. Инвентаризация насаждений Нагорного парка в пос. Можайский Треста садово-паркового хозяйства г. Санкт-Петербурга. Пояснительная записка. СПб., 1992—1994. (Фонды Северо-Западного гос. лесоустроительного предприятия).

18. Исаченко А.Г., Дашкевич З.В., Карнаухова Е.В. Физико-географическое районирование Северо-Запада СССР. Л., 1965,262 с.

19. Исаченко А.Г. Ландшафты // Природа Ленинградской области и ее охрана. Л., 1983. С. 164-175.

20. Исаченко Г.А., Резников А.И. Динамика ландшафтов тайги Северо-Запада Европейской России. СПб., 1996. 166 с.

21. Исаченко Г.А., Резников А.И. Изменение ландшафтов северного побережья Невской губы (Лахтинская впадина) в процессе их освоения // Изв. РГО. 1997. Т. 129. Вып. 4. С. 24-33.

22. Исаченко Г.А., Резников А.И. Карельский перешеек: ландшафты, история и конфликты // Геогр. и природн. ресурсы. 1999. № 1. С. 16 -23.

23. Исаченко Г.А., Резников А.И. Современное состояние и сценарии изменения болотных ландшафтов в условиях большого города // Изв. РГО. 1997. Т. 129. Вып. 5 . С. 23-31.

24. Исаченко Г.А. Методы полевых ландшафтных исследований и ландшафтно-экологическое картографирование. СПб, 1998,112 с.

25. Кепсу С. Петербург до Петербурга: история устья Невы до основания города Петра. СПб., 2001,446 с.

26. Крауклис А.А. Проблемы экспериментального ландшафтоведения. Новосибирск, 1979,232 с.

27. Кусов B.C. Картографическое искусство Русского государства. М., 1989, 96 с.

28. Ленинград. Историко-герграфический атлас. М., 1989, 120 с.

29. Лисицына Г.Н. Вопросы палеогеографии позднеледникового времени на территории Северо-Запада европейской части СССР // Ледниковый период на территории европейской части СССР и Сибири. М., 1959. С. 13-38.

30. Ловелиус Н.В. Изменчивость прироста деревьев. Дендроиндикация природных процессов и антропогенных воздействий. Л.: Наука. Лен.отд. 1979.-231 с.

31. Марков К.К. Развитие рельефа северо-западной части Ленинградской области. Вып. I // Тр. Гл. геол-разв. управ. ВСНХ СССР. 1931. Вып. 117.

32. Михайлов Н.В. Лахта. Пять веков истории. 1500-2000. СПб., 2001, 432 с.

33. Ниценко А. А. Растительность Дудергофских высот // Очерки растительности Ленинградской области. Л., 1959. С. 136—141.

34. Перевезенцева Н. По Балтийской железной дороге от Петербурга до Гатчины. СПб., 2004,150 с.

35. Переписная окладная книга по Новгороду Вотьской пятины 7008 (1500) г. // Временник Имп. Моск. о-ва истории и древностей российских. Кн. П.М., 1851.

36. Полынов Б.Б., Юрьев М.М. Лахтинская впадина // Изв. Науч,-мелиорац. Ин-та. 1924. Вып. 8-9. С. 76-172.

37. Разумовский В.М. Эколого-экономическое районирование: теоретические аспекты. -Л., СПбГУ, 1998. 256 с.

38. Резников А.И, Исаченко Г.А., Степочкина О.Е., Сколозубова М.В. Динамика ландшафтов после добычи торфа карьерным способом. Изв. РГО., 2004. Т.136. вып.З. С. 49-62.

39. Резников А.И. Спектры древостоев как индикатор длительных изменений ландшафтов Приладожья // Длительные изменения и современное состояние ландшафтов Приладожья. СПб, 1995. С. 18-26.

40. Северное побережье Невской губы в свете естествознания и истории. Сб. 1. // Под. ред. П.В. Виттенбурга. Петроград, 1923.

41. Солнцев В.Н. Системная организация ландшафтов. М., 1981, 39 с.

42. Сорокин П.Е. Отчет о проведении археологических исследований на территории Санкт-Петербурга в 1999 году. СПб, 1999. С. 4-7. (Архив КГИОП).

43. Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах. Новосибирск, 1978, 197 с.

44. Юнтоловский региональный комплексный заказник / Ред. Е.А. Волкова, Г.А. Исаченко, В.Н. Храмцов. СПб, 2005, 202 с.

45. Яковлев С.А. Наносы и рельеф города Ленинграда и окрестностей // Изв. науч.-мелиорац. ин-та. 1924. Вып. 8-9. С. 277-430; 1926. Вып. 13. С. 97-145.

46. Янишевский М. Э. Геологическая карта окрестностей Ленинграда. Описание геологического строения окрестностей г. Слуцка (Павловска) //Труды ВЧРО. 1932. Вып. 126.