Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Разработка экологической основы устойчивого лесопользования с применением методов картографии

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата сельскохозяйственных наук, Марченко, Елена Николаевна, Красноярск



кУ

У

Красноярский государственный аграрный университет

На правах рукописи

МАРЧЕНКО ЕЛЕНА НИКОЛАЕВНА

РАЗРАБОТКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНОВЫ УСТОЙЧИВОГО ЛЕСОПОЛЬЗОВАНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТОДОВ КАРТОГРАФИИ

Специальность 03.00.16 - Экология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научные руководители:

доктор биологических наук, профессор Горбачев В.Н. доктор сельскохозяйственных наук, профессор Бабинцева P.M.

Красноярск 1998

ОГЛАВЛЕНИЕ

СТР.

Введение...........................................................3

Глава 1. История вопроса....................................7

1.1. История лесного мониторинга............................12

1.2. Применение карт в системе лесного мониторинга............15

1.3. Подходы и принципы оценки экологической нарушенности лесных экосистем......................................23

Глава II. Методы исследований...............................28

2.1. Картографический метод исследования природных ресурсов.. .28 .

2.2. Метод пластики рельефа..................................32

2.3. Бассейновый подход к изучению природных ресурсов........38

Глава III. Объект исследования и природные условия района работ.44

3.1. Состояние растительности................................52

3.2. Состояние почвенного покрова............................53

Глава IV. Оценка экологической нарушенности природных экосистем бассейна реки Посольной.......................57

4.1. Пространственно-временная динамика растительного покрова.. 66

4.2. Нарушенность почвенного покрова..........................72

Глава V. Экологическое зонирование территории.................79

Заключение..................................................86

Библиографический список использованной литературы............88

Приложения.................................................108

ВВЕДЕНИЕ.

Актуальность темы. Сельское хозяйство Сибири, развиваясь в зонах лесостепи, подтайги и в подзоне южной тайги, часто имеет очаговый характер. Продуктивность и специфика его в значительной степени зависят от состояния окружающих и прилегающих лесных экосистем. Между тем бессистемные рубки леса, а также систематические перерубы, применение тяжелой лесозаготовительной техники, лесные пожары, привели ко многим негативным последствиям. Основными из них являются: снижение лесистости территории, уменьшение продуктивности лесных площадей, обмеление и исчезновение рек, развитие эрозии и заболачиваемости почв, нарушение процесса естественного возобновления, то есть ухудшение экологических, экономических и социальных функций леса.

Экологические просчеты, допущенные человечеством в области лесопользования, особенно губительные в последние десятилетия, вызвали необходимость разработки новой стратегии многоцелевого использования лесных ресурсов.

В качестве новой стратегии большинством лесных держав принято понятие устойчивого управления лесами (Sustainable forestry) или постоянства лесопользования. Эта стратегия заключена в экосистемном подходе к ведению лесного хозяйства, который обеспечивает устойчивость лесных экосистем и неистощительность лесных ресурсов, связанных с соблюдением экологически и экономически обоснованных пределов их изъятия.

В связи с вышеизложенным приобрели актуальность новые проблемы, в том числе и являющиеся целью данного исследования:

а) экологическая оценка влияния человеческой деятельности на лесные экосистемы, слежение за происходящими изменениями и прогноз будущего состояния леса;

б) разработка экологической основы для планирования и организации устойчивого лесопользования.

Задачи исследований. Для решения поставленных целей были сформулированы следующие задачи:

1 .На примере водосборного бассейна реки Посольной проследить динамику экологической нарушенности лесных экосистем за период с 1969 по 1991 (по материалам трех ревизионных периодов лесоустройства).

2.Провести комплексную оценку нарушенности территории бассейна и составить карту экологической нарушенности лесных экосистем в масштабе плана лесонасаждений.

3.Разработать экологическую основу устойчивого лесопользования в бассейне реки Посольной, для чего провести экологическое зонирование территории и составить карту экологических зон в масштабе плана лесонасаждений.

Объект исследований. Водосборный бассейн р. Посольной (правый приток реки Енисей в южной части Енисейского кряжа).

Методика исследований. В качестве основного метода расчленения территории на сравнительно однородные части был применен бассейновый подход, основанный на том, что бассейн любой реки представляет собой сравнительно замкнутую экологическую систему со своим гидрологическим балансом, растительным и животным миром, типом обмена веществом и энергией и т.д. Отдельные компоненты такой географической системы - биота, почвы, вода и т.д., рассматриваются как ее подсистемы. Эта система сравнительно легко выделяется на топографической карте.

Почвенная карта и карта экологических зон бассейна были составлены с использованием метода пластики рельефа..

Для оценки экологической нарушенности лесных экосистем применялся (в качестве основного) картографический метод исследований, так как картографическая форма выражения экологических данных одна из самых удобных и распространенных. С его помощью был произведен также совмещенный анализ карт.

Научная новизна При изучении экологической нарушенности конкретной лесной территории был применен бассейновый подход, что дает возможность не только оценить собранную в водосборе информацию о состоянии природной среды и спрогнозировать реакцию данной территории на различные воздействия, но и сделать общий системный анализ на любом иерархическом уровне, будь то локальный, региональный или глобальный.

Бассейновый подход позволяет рационально размещать в пределах бассейна различные виды лесопользования и планировать экологически допустимые пределы изъятия лесных ресурсов.

При составлении серии карт в качестве базовой разработана и использована карта пластики рельефа, на основе которой проведена комплексная оценка экологической нарушенности территории. Выделено четыре категории экологической нарушенности растительного покрова и почв под влиянием антропогенных (преимущественно рубки главного пользования) и естественных (лесные пожары) факторов.

Проведено экологическое зонирование водосборной площади бассейна и составлена карта экологических зон в масштабе плана лесонасаждений.

Защищаемые положения.

1 .Организация рационального лесопользования, предусматривающего сохранение устойчивости лесных систем и неистощительности лесных ресурсов должна базироваться на экологическом зонировании территории.

2.Выделение зон, несущих различную экологическую нагрузку и различающихся ограничениями в лесопользовании, целесообразно проводить на основе карты пластики рельефа с использованием крупномасштабных аэро - и космических снимков.

3.При проведении комплексной оценки нарушенности территории необходимо использовать серию карт, минимальный набор которых должен включать: карту пластики рельефа, почвенную карту, карту типов леса и план лесонасаждений, составленные в одном масштабе.

Практическая значимость исследований. В настоящее время, исходя из стратегических положений "Концепции устойчивого управления лесами Российской Федерации", разработанной Федеральной службой лесного хозяйства России, проблемы и пути реализации устойчивого лесопользования приобрели особую актуальность. Проведенные исследования имеют непосредственный выход в практику лесного хозяйства, так как предлагают методы разработки

«ь* и

экологической основы для планирования и организации устойчивого лесопользования.

ГЛАВАI ИСТОРИЯ ВОПРОСА.

Основным признаком настоящего времени является стремительное развитие технической цивилизации и, как следствие, возросшие темпы антропогенного воздействия на окружающую среду. В связи этим, происходящие неблагоприятные экологические перемены носят наряду с региональным и глобальный характер. В частности, меняются некоторые химические и физические показатели природных вод, растительного покрова, почв, а местами верхней части земной коры (Чернова, Былова, 1988; Усольцева, 1989).

Масштабы и сила воздействия процессов и явлений разнообразны и зави-

1 гр V/ V/

сят от множества факторов. Тот или инои процесс, на первый взгляд, можно считать незначительным, однако если проследить цепочку воздействия, то окажется, что его влиянию подвержена часть географической оболочки, включающая целую систему природно-территориальных, природно-технических и природно-аквальных комплексов. В результате изменяется обмен веществом, энергией и информацией между ними.

В свое время классиками учения о биосфере В.И. Вернардским, Э. Зюс-сом и др. были сформулированы самые животрепещущие проблемы современности. Красной нитью этих проблем стало понятие некоторой запретной черты в отношениях между природой и людьми, переступить которую человек не сможет никогда. И вот обо всем об этом сначала робко, а потом все настойчивей и тревожней начали писать с середины нашего века. (Цит. по Крапивину, 1991).

В.И. Галицкий (1989) отмечал, что напряженная экологическая ситуация, сложившаяся ко второй половине нынешнего столетия, ставит перед человечеством довольно серьезную задачу, которая заключается в разработке мер по оптимизации взаимоотношений человека с природной средой.

В августе 1910 года на Восьмом Международном зоологическом конгрессе немецкий ученый П. Саразин сделал доклад "Всемирная охрана природы". Он имел в виду прежде всего угрожающие масштабы истребления диких животных. Но после оживленной дискуссии было решено: необходимы объединенные усилия ученых и правительств разных стран в деле защиты не только "братьев наших меньших, но и всей области жизни". В ноябре 1913 года в Швейцарии состоялось первое Международное совещание по вопросам охраны природы. В нем участвовали представители 18 крупных государств: Германии, Франции, Великобритании, Бельгии, США, России и др.(Всесторонний анализ..., 1988). Первая же представительная Международная конференция (17 государств) по экологическим вопросам состоялась в ноябре 1917 года в г. Берне (Швейцария), которая наметила пути сбора, обобщения и опубликования всех данных по состоянию окружающей среды.

При Русском географическом обществе Постоянная природоохранительная комиссия основана в 1912 году, а первым советским административным органом по охране природы был Межведомственный Госкомитет при Народном комиссариате просвещения РСФСР (1925г.). Первая мировая война, а затем и вторая отодвинули решение поставленных экологических проблем. Но уже к началу 60-х годов состоялось не менее 500 международных симпозиумов по этой же тематике (Родзин, Семенцов, 1988).

Напряженная экологическая ситуация, сложившаяся во второй половине нынешнего века, характеризуется следующими чертами: возросшим масштабом и силой воздействия на природу, развитием качественно новых форм и видов этого воздействия; распространением деятельности человека на природные среды, которые раньше были не доступны. То есть на современном этапе развития человечество достигло такого уровня, при котором необходимо соотносить масштабы своей деятельности с нормальным функционированием природы. А это значит создать такую систему, которая учитывала бы степень антро-

погенного воздействия на окружающую среду и могла бы применять меры по ограничению этого воздействия (Гиренок,1987; Баландин, Бондарев, 1988; Новиков, Жирицкий и др., 1988). Следовательно, необходимо на основе оценки и прогноза степени вреда, приносимого индустриализацией производства, развивать основы технологических средств, совершенствовать системы моделирования, прогнозирования и управления экологическими процессами, разрабатывать и совершенствовать системы экологического контроля, внедрять различные средства защиты окружающей среды (Колданов,1992).

В 1968 году Генеральная ассамблея ООН приняла резолюцию о созыве конференции ООН по проблемам окружающей среды, которая состоялась 5 июня 1972 года в Стокгольме. Именно там впервые был официально выдвинут термин "мониторинг", который подразумевает комплексную систему контроля с функциями прогноза в структуре экологического управления природно-техническими объектами. Он представляет собой систему непрерывного и неограниченного слежения (изучения, наблюдения, оценки) за всеми особенностями проявления и развития современных процессов и явлений в природной среде, то есть призван выявлять критические уровни и экстремальные ситуации, факторы антропогенного воздействия на окружающую среду, производить оценку и прогноз состояния объектов наблюдения, обладать управляющим воздействием для регулирования. Выделяются следующие основные функции мониторинга:

•контроль за состоянием объектов экосферы; •контроль за источниками нарушений экологического равновесия; •моделирование и прогноз экологического состояния объектов экосферы; •управление экологическими процессами.

Понятие мониторинга, как метода изучения взаимодействия природных и антропогенных факторов на различных уровнях находит отражение в работах Гиренка (1987); Кочурова (1992); Горстко, Демьяненко, Медалье и др. (1988);

Рудя (1988); Мяча (1990); Жимурского (1990); Гоголева (1990); Крапивина (1991); Новикова (1988) и др.

Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП) сформулировала важную функциональную задачу - "оценка окружающей среды" в плане определения степени соответствия окружающей среды знаниям и представлениям об экологическом балансе. Этим призваны заниматься Глобальная система мониторинга окружающей среды (ГСМОС), Международная справочная система об источниках информации по окружающей среде (ИНФОТЕРРА), Международный регистр потенциально токсичных химических веществ, Система данных по окружающей среде и др. (Родзин, Семенцов,1988).

И.П. Герасимов (1985) выделяет три ступени (три блока) мониторинга. Первая, исходная ступень - биоэкологический мониторинг, в задачу которой входит наблюдение за влиянием среды на состояние здоровья людей. Второй ступенью является геоэкологический мониторинг- наблюдение за изменением природных экосистем, составляющих природную среду, и преобразованием их в природно-технические. Третья ступень- наблюдение за состоянием оболочек Земли в целом. Геоэкологический мониторинг выявляет генезис и взаимосвязь индикаторов биоэкологического мониторинга; углубляет содержание последнего, позволяя предусмотреть стихийные изменения среды, а также включает в свой предмет естественные ресурсы.

Создание системы мониторинга было обусловлено необходимостью решения проблемы рационального природопользования, которое подразумевает систему мероприятий, направленных на планомерное поддержание и преумножение природных ресурсов, улучшение природных основ продуктивности почв, вод, воздуха, растений, животных и других элементов природы в целях достижения оптимального и длительного использования окружающего природного мира при наиболее благоприятных условиях жизнедеятельности общества (Новиков и др., 1988).

и

Оптимизация отношений между природой и обществом, в направлении обеспечения поступательного развития последнего, - очевидный выход из создавшегося положения. При этом рациональное природопользование как основа такой оптимизации, отмечал А.Н. Киселев (1987), не может быть реализовано в рамках только одного блока системы "природа- население- хозяйство", но с охватом всей системы. Анализ состояния природной среды (природно-ресурсного потенциала) через систему хозяйствования, естественно, можно осуществить через блок "население" ("человек") посредством получения, анализа и оценки информации о состоянии элементов системы и характере отношений между ними.

Для обеспечения функционирования системы мониторинга его подразделяют на территориально-временные уровни: глобальный, региональный, локальный. Глобальный уровень мониторинга подразумевает работу в рамках крупных международных программ, таких как ЮНЕП, HACA и др. Региональный уровень ограничивается территориями регионов или республик. Для регионального уровня наиболее эффективным методом исследований является бассейновый подход к изучению природных процессов, который заключается в оценке потоков вещества в речных бассейнах. И, наконец, локальный уровень, он обычно основан на экологических исследованиях отдельно взятых объектов с применением стационарных средств регистрации данных об окружающей среде.

Важное место в системе мониторинга занимает своевременное получение, обработка и выдача нужной информации. Представляется, что локальные комплексные станции мониторинга могут выдавать информацию в цифровой форме, а базовые комплексные станции- обрабатывать эту информацию и с помощью различных, современных мет�