Что необходимо для устойчивого развития ландшафта

Что необходимо для устойчивого развития ландшафта

Библиографическая ссылка на статью:
// Сельское, лесное и водное хозяйство. 2012. № 9 [Электронный ресурс]. URL: http://agro.snauka.ru/2012/09/520 (дата обращения: 11.09.2020).

Баранов В.А., соискатель

Вопросы оптимизации угодий имеют давнюю историю, чаще проводились исследования по оптимальной лесистости, как всей территории, так и водосборов (Д.И. Менделеев, 1913; Н.И. Сус, 1966; А.А. Молчанов, 1966; В.В. Кравцов, 1969; А.А. Сенкевич, 1980; В.М. Трибунская, 1990; Е.С. Павловский, 1998, 1995; Д.Н. Журихин, 1992; И.Г. Зыков, В.Н. Калиниченко, 1986; Васильев,2008 и др. авторы). Но они в основном определены по нормативным методикам и материалам конкретных исследований, например с точки зрения задержания стока загрязненных вод. Однако комплексного обоснованного подхода, анализа взаимодействия различного соотношения угодий на показатели состояния агроландшафта, его социальные, экологические функции мало уделялось влияния. По современным данным, приблизительные нормы для лесостепи Поволжья составляют: 35-40% природные и природно-антропогенные системы (леса, луга, и др.), остальное – преобразованные (пашни, дороги, населенные пункты и др.). Для зоны степи – природные и антропогенно-природные сообщества должны составлять 40-60%, полупустыни – 100% (Н.Ф. Реймерс, 1990). Имеются показатели оптимального соотношения угодий в агроландшафтах ЦЧР (М.А. Лопырев, 1995), Тамбовской области (Б.Г. Петухов, 1998). Конкретных данных для Поволжского региона нет, имеются разработки лишь для различных типов агроландшафтов Саратовского Поволжья (А.И. Шабаев, И.Ф. Медведев, 1996, 1998; П.Н. Проездов, 1999), однако, этого не дается точного разделения природных угодий: соотношения лесов, лугов, пастбищ, а только их общий процент по типам земель. Этим определяется актуальность данной работы как конкретной разработки с учетом природных особенностей, эволюции ландшафта. Имеются примеры приведения оптимального соотношения угодий в Волгоградской, Самарской областях (НДБО ЮВ ЕТР, 1999) однако они недостаточно теоретически обоснованы. В.И. Панов (2001), например, предлагает соотношение угодий как принцип «золотого сечения». Некоторые вопросы, связанные с динамикой ландшафтов, и их оптимизацией в последнее время по Среднему Дону опубликованы К.И. Зайченко (1998), Е.С. Павловским, К.Н. Куликом, К.И. Зайченко, А.С. Рулев, (2001,2006), Тамбовской области (Б.Г. Петухов, 1998), Саратовской области (В.А. Баранов, 1998, 1999, 2001,2006,2010).

Вопросами изменения и трансформации угодий в практическом плане занимается и землеустройство. В последних работах (Землеустроительное проектирование, 1997) указываются, среди задач землеустройства « … совершенствование состава и размещения земельных угодий…, разработка мероприятий по сохранению и улучшению природных ландшафтов, … с. 18». В этой же работе, например, для зоны степной полосы высказывается мнение о том, что резервы освоения земель в пашню практически исчерпаны. Для лесостепи – основная задача организации угодий – не допустить сокращения площади пашни, площади, пригодные для посевов полевых и кормовых культур, переводят в пашню, а кормовые угодья сокращают до минимума, размещая по непригодным для распашки участкам и балкам. По вопросу трансформации угодий – перевода угодий из одного вида в другой, основная задача, стоящая перед землеустройством – максимальное использование пашни (Землеустроительное проектирование, 1997), резервом для увеличения площади пашни являются целинные или залежные участки, мелкие участки кормовых угодий, заболоченные земли, массивы заросших кустарниками бывших сельхозугодий. Как показали наши исследования, все перечисленные выше резервы «увеличения» площади пашни, как раз являются основными факторами стабилизации экологического равновесия и устойчивого, оптимально развивающегося сельского хозяйства. Несмотря на это, предлагается переход на организацию территории сельхозпредприятий на эколого-ландшафтную основу. При рассмотрении специальных вопросов землеустройства (эрозионно-опасных и эродированных земель, в загрязненной местности, организация на эколого-ландшафтной основе) предлагаются обоснованные и достаточные мероприятия для улучшения и оптимизации угодий. В тоже время здесь же предлагаются мероприятия по их ухудшению «резерв пашни», что связано с недостаточной теоретической разработанностью данного вопроса, отсутствия критериев оценки, превалировании экономических проблем над экологическими. Соотношение угодий, предлагаемое после их трансформации, например, для лесостепи Поволжья – (Землеустройство крестьянских хозяйств, 1995) пашни 66-70%, многолетних насаждений 1-2%,сенокосов 2-4%, пастбищ – 11-13%, всего сельхозугодий – 80-89%.

При совместном использовании ландшафтоведения, палеогеографии, экологии, агроэкологии, землеустройства, ландшафтного искусства, архитектуры, сельскохозяйственной мелиорации, агролесомелиорации, на их «стыке», учитывая их положительный опыт в планировании отдельных компонентов ландшафта можно разработать теорию оптимизации и устойчивого развития агроландшафта.

Нами на основании анализа литературы и собственных исследований разработана концепция экологической оптимизации для региона Юго-Восток ЕТР (европейской территории России). Она основана теоретически на историческом и системном подходе (В.А. Баранов, 1994, 1996, 1997, 1998, 1999, 2001). Ландшафтно-экологический и историко-палеографический анализ показывает, что, скорее всего, нет общих для всех территорий концепции, хотя критерии оптимизации одинаковы для всех.

Основа концепции состоит в рассмотрении ландшафта как пятимерного образования – системы. Ландшафт определяется как пространственная система (3-х мерное образование). Четвертое измерение – время, так как ландшафт проходит определенные стадии своего развития и его состояние можно определить только в одно определенное время и идентифицировать тоже только на определенной стадии развития. 5-е измерение – это энергия ландшафта, потенциальная и кинетическая, также в определенное время, обладая пространством и определенной энергией можно оценить состояние ландшафта .. В первую очередь необходимо определить время образования ландшафта, а также нарушения его устойчивости.

Ландшафт в определенный момент достигает своей «климаксной», относительно устойчивой стадии, обладая высокой продуктивностью и экологическим равновесием. В процессе эволюции, образовались современные ландшафты, например современные лесостепные ландшафты Поволжья, сформировались 5-6 тыс лет назад, в которых создались соответственно местообитаниям определенные природные урочища – леса, луга, степи, водные экосистемы. Они довольно устойчивы и мало изменчивы, под воздействием климатических факторов, а также невысокого антропогенного воздействия связанного с умеренным выпасом скота. Все эти изменения происходят в пределах одного инварианта, они обратимы. После начала довольно сильного воздействия человека,
в основном связанного с аграрным освоением степного Юга России в XVI-
XVII веке, происходили изменения в соотношении урочищ и их использования. Если эти изменения носили адекватный природным особенностям характер, и не превышали самовосстановительного потенциала природных сообществ, не нарушали их природных границ, то экологическое равновесие не нарушалось.

Если создавались модификации, не соответствующие природным границам и использованию данного типа ландшафта, то равновесие нарушалось. Поэтому необходимо выявить это соотношение природных урочищ – угодий, сравнить с современным, выявить стадии сукцессии и нарушения устойчивости и экологического равновесия ландшафта. В дальнейшем необходимо восстановить соотношение угодий в пределах природных границ, часть угодий перевести в природные заповедники и заказники, часть – в природные аналоги. Для леса, например, это – защитные насаждения, лугов – сенокосы, урочищ склонов более 3 град. – пастбища, для степных сообществ разнотравно-злаковых и типчаково-ковыльных ассоциаций степи – агроэкосистемы саморегулирующего типа с учетом современных экологических особенностей данного урочища.

На основании исследований предлагается гипотеза: так как для данной территории эволюционно сложившееся равновесие, близкое к современному с минимальным воздействием человека для региона степного Юга России, было до массового аграрного освоения данной территории, то необходимо реконструировать данное соотношение угодий, по возможности сопоставив их с границами ландшафтов. Необходимо найти аналог современному угодью (урочищу) для основных типов местностей. Анализ материалов позволит выявить тенденции антропогенной динамики ландшафтов, выявит степени нарушенности, примерное время нарушения устойчивости и экологического равновесия ландшафта, определить состояние характерное для предела устойчивости и сохранения экологического равновесия.

Нами на примере регионального ландшафта – территории Саратовской области был проведен анализ неоднородности территории и агроландшафтов по имеющимся литературным данным за период с XVI века за 400 лет, и особенно точно, начиная с материалов межевания (1798-1835 гг.) на территории Саратовской области в пределах современных границ. Саратовская область была выбрана для модели в регионе степного Юга и Юго-востока России в связи с нахождением в центре региона и наличием на территории всех основных ландшафтных зон: лесостепной, степной и полупустынной и физико-географических областей Окско-Донской низменности, Приволжской возвышенности, поймы р. Волги, Низкого и Высокого Заволжья и Прикаспийской низменности. Как показали наши исследования,нарушение экологического равновесяия произошл примерно в 1881 году. Таким образом этот покатель можно принять как оптимальное соотношение угодий при котором еще сохраняется экологическое равновесие в ландшафте. Оно составляло примерно 10% леса,пашни 44%,сенокосы 3%.Таким образом например, в Саратовской области нарушение стабильности произошло в 1881 году. В это время и принимается соотношение угодий не ниже этого порога.

Неуклонно до1897 г. росла площадь пашни, однако фактически 2/3 ее было в залежи. После использования ее в течение нескольких лет она забрасывалась. Через какое-то время вся возможная для распашки земля была освоена, поэтому стали пахать склоны, что привело к росту оврагов, усилению истощения почв, общего разрушения земель. За 42 года площадь лесов сократилась на 35 %, пастбищ на 28, сенокосов в 3 раза, в тоже время численность населения возросла в начале ХХ века в 6 раз, а скота в 8 раз, при сократившихся угодьях. В сельхозсправочниках по губернии этого времени написано: «на многих выгонах кроме низкого типца, тонконога и молочая ничего нет».

Одним из главных этапов оптимизации агроландшафтов является выявление ее критериев и индикаторов. В различных работах, связанных с экологической оптимизацией, устойчивостью ландшафтов приводятся различные показатели устойчивости угодий, компонентов ландшафта (смыв почвы, модуль расчлененности, ширина защитных полос и др.). Используются показатели биоразнообразия, экотонизации (С.Н. Волков, 1989, 1996, 1997, 1999). Многие ученые (например Бачинский с соав., 1990) предлагает в качестве результирующего (комплексного, интегрального показателя антропогенной нагрузки считать биопродуктивность, а максимум продуктивности может быть взят в качестве критерия территориального оптимума, этот показатель позволяет в наибольшей степени отразить совокупность социально-экономических факторов, определяющих качество среды региона. Такого же мнения придерживаются ландшафтоведы (Г.А. Исаченко, 1990; Г.Э. Коломыц, 1987, 1993
и др.), мерой устойчивости ландшафта являются запасы биомассы в ландшафте и ее продуктивность. Биологи и экологи склоняются к мысли, что таким показателем может быть изменение видового разнообразия растительности (Б.А. Миркин, 1990). А.В. Каверин (1986, 1996,2003) под экологически оптимальным ландшафтом понимает такое соотношение угодий, при котором расширенное воспроизводство хозяйством полезной продукции не нарушает целесообразного равновесия в регионе. Он же отметил и многокритериальность определения оптимального ландшафта и использовал только один критерий – энергетический. Энергетический критерий для определения устойчивости экосистем обоснован и Т.А. Моисеенковой (Т.А. Акимова )(1989,1996,2003,2009 и др).

Основным критерием оптимизации экосистемы является такое развитие, при котором антропогенная нагрузка не разрушает природную среду, сохраняет экологическое равновесие и дает максимальный эколого-социально-экономический эффект (Н.Ф. Реймерс, 1994).Особенно необходима оптимизация территориально-природного объекта, которая будет наблюдаться только при оптимальном соотношении интенсивно и экстенсивно используемых территорий (агроценозы, урбоценозы и т.д.). Основным территориальным природным объектом является ландшафт, он же является и «ареной» деятельности человека, в том числе и сельскохозяйственной. К настоящему времени большинство естественных ландшафтов Саратовской области преобразованы в аграрные модификации с различной степенью антропогенной преобразованное, в которых отмечается нарушение экологического равновесия и снижение природно-ресурсного потенциала.

В различных исследованиях приводятся разнообразные показатели оценки устойчивого развития агроландшафтов, но в качестве интегральных критериев, на наш взгляд, на основании исследований, необходимо остановиться на следующих ( Баранов В.А.,2001):

1) высокая устойчивость ландшафта;

2) максимум биологической продуктивности;

3) высокое биоразнообразие;

4) оптимум энергетических затрат;

5) высокое экологическое качество продукции.

6) высокие рекреационно-эстетические функции,

7) высокие показатели здоровья

Для каждого критерия необходимо выработать индикаторы – показатели, характеризующие этот критерий.

Высокие антропогенные нагрузки на современный агроландшафт зачастую приводят к снижению его самовосстановительных свойств. Поэтому одним из основных критериев оптимизации агроландшафтов является сохранение и повышение его высокой устойчивости и самовосстановительного потенциала. Основанием для оценки устойчивости агроландшафта может быть принят рекомендуемый уровень интенсивности необходимых мер по охране природы. Чем устойчивее ландшафт, тем меньше он требует мероприятий по охране, и наоборот. Как отмечает М.А. Глазовская (1988), в географической литературе понятие геохимической устойчивости получило два аспекта: 1. Устойчивостью называют способность природной системы противостоять техногенным воздействиям и сохранять нормальное функционирование; 2. Устойчивость природных систем понимается как способность к «регенерации», после прекращения антропогенного воздействия и возвращения из нарушенного к нормальному режиму функционирования. Устойчивость М.А. Глазовская (1988) определяет как потенциал сохранения данной природной системой режима функционирования, устойчивость ландшафтов определяется рядом их свойств: способностью противостоять физико-химическому разрушению элементов морфолитологической основы; свойством восстанавливаться после разрушения с определенной скоростью и полнотой; свойством самоочищаться от различных загрязнений.

Совокупность этих свойств и определяет общую устойчивость ландшафтов. Прежде всего должен сохраняться фундамент агроландшафта – его морфолитогенная основа – приповерхностная часть горных пород, почва, рельеф. Для определения устойчивости ландшафта целесообразно определение коэффициента экологической стабилизации ландшафта (КЭСЛ) (Клементова, 1995) с использованием качественных и количественных показателей биотических и абиотических элементов ландшафта. Расчеты для территории Саратовской области указывают на нестабильность большей части агроландшафтов.

Одним из важнейших критериев оптимального (устойчивого) сельскохозяйственного производства, является высокая биопродуктивность и биоразнообразие компонентов ландшафтов. Биологические компоненты ландшафтов в большей мере обеспечивают природное равновесие, поглощая и перерабатывая основную массу антропогенных загрязнений. Чем богаче биота ландшафтов, тем интенсивнее протекают процессы метаболизма, чем выше ее продуктивность, тем эффективнее ее очищающие и восстановительные функции.

По степени устойчивости и самоочищения все типы ландшафтов можно подразделить на следующие группы:

1. Высокоустойчивые с интенсивными процессами самоочищения – элювиальные ландшафты с хвойно-широколиствеными лесами.

2. Среднеустойчиивые с интенсивными процессами самоочищения – склоновые типы и широколиственные леса, пойменные леса.

3. Среднеустойчивые со средней степенью самоочищения Склоновые и низинные типы с пастбищами и лугами, низкопродуктивные леса 4-5 бонитета.

4. Низкоустойчивые со средней степенью самоочищаемости ландшафты крутых склонов, с проявлениями интенсивных эрозионных и оползневых процессов и на достаточно ровных местообитаниях агроэкосистемы.

5. Низкоустойчивые с низкой самоочищаемостью – нестабильные ландшафты, слабопокрытые растительность, сильно измененные антропогенной деятельность экосистемы.

Например, в Саратовской области разделены имеются следующие группы ландшафтов по степени их устойчивости я самоочищения:

1группа. Ландшафты высоко устойчивые с интенсивными процессами самоочищения – хвойно-широколиственные леса. Они занимают только 0,31% общей территории области.

2 группа. Ландшафты средней устойчивости с интенсивными процессами самоочищения – лиственные нагорные дубравы, пойменные леса – 25% общей территории области.

3 группа. Ландшафты со средней устойчивостью и средней способностью к самоочищению – пастбища, луга, низкобонитетные дубравы – 23,1%.

4 группа. Ландшафты с низкой устойчивостью и со средней самоочищаемостью – агроценозы – 56%.

5 группа. Ландшафты с низкой устойчивостью и низкой самоочищаемостью – 12,1% от общей территории области. Это обрывы, загрязненные территории, свалки. Таким образом, в Саратовской области преобладают ландшафты со средней степенью самоочищаемости.

Биологическая продуктивность – одна из важнейших характеристик ландшафтов. Чем выше биопродуктивность, тем устойчивее экосистемы и ландшафт в целом. Поэтому биопродуктивность, которая определяется совокупностью природных и антропогенных влияний в экосистемах, необходимо считать интегральным показателем оптимального агроландшафта. Биопродуктивность также интегральный показатель антропогенного влияния. Если антропогенное воздействие превышает само восстановительный потенциал сообществ, то их продуктивность падает.

Согласно закону В.И. Вернадского (Н.Ф. Реймерс, 1990, 1994), биогенная миграция элементов стремится к максимальному своему проявлению, т.е. эволюционный процесс в природе идет по пути увеличения продуктивности (или урожайности). В природных экосистемах – оптимальный выход биомассы и энергетического содержания. Это позволяет рассматривать природные сообщества как эталон производительности природы. Исследования в луговой степи показали, что продуктивность природных экосистем выше, чем полей даже
с высоким агрокультурным фоном (Краснитский, 1983).

Это связано с более полным использованием тепловых, водных и других ресурсов. Результаты применения различных агромероприятий должны сравниваться с эталоном (целиной). К настоящему времени снизилась продуктивность и других экосистем ландшафта – луговых и пастбищных. Сравнение их продуктивности с таковыми в начале ХХ века показывает, что она уменьшилась в 1,5-2 раза. Нами в результате исследований были сравнены агроэкосистемы и рядом расположенные природные, целина более 30 лет или непаханые участки (таблица 1).

Основные характеристики степных экосистем

Источник статьи: http://agro.snauka.ru/2012/09/520