>>
На страницу "Библиография" >> На главную страницу сайта >>

Глава 1.
Принципы организации системного экологического мониторинга в заповедниках.

Развитие идеи комплексного изучения заповедных территорий
 

Идеи комплексного изучения природных сообществ существовали в России с давних пор. Особенно ярко эта тенденция проявилась при обосновании и создании заповедных охраняемых территорий, хотя основные направления ведения наблюдений и методические подходы разрабатывались видными российскими исследователями с середины прошлого века задолго до организации самих заповедников (Северцев,1855; Докучаев,1895; Высоцкий,1901; Пачоский,1910; Кожевников,1911,1928; Кашкаров,1938; Бородин,Сукачев,1914/15)

Известный российский деятель в области охраны природы Г.А.Кожевников (1928), много сделавший в разработке программы ведения научной работы в заповедниках писал, что конечной целью этой работы является «изучение законов эволюции органического мира», а исследование постепенных изменений организмов в связи с изменениями окружающей среды потребует очень длительного времени. Он считал, что первыми шагами в работе заповедника должны стать инвентаризация флоры и фауны и картографирование. Работа по слежению за природой должна вестись из года в год на одних и тех же местах. А метеорологические и фенологические наблюдения обязательны и вести их надо постоянно, не прерывая.

Представления Г.А.Кожевникова и некоторых других исследователей о структуре научно-исследовательской работы в заповедниках в дальнейшем были положены в основу «Программы Летописи природы». Уже в первые годы работы заповедники в нашей стране имели примерно одинаковую систему слежения за природой. В послевоенный период стала складываться унифицированная программа, которая дополнилась новыми положениями и требованиями. В конечном итоге заповедники стали работать практически по одному руководству под названием «Летопись природы» (Филонов, Нухимовская, 1985).

Основными критериями, положенными в основу главной научной программы российских заповедников, являются длительность, непрерывность и комплексность работ, которые должны проводиться на одних и тех же участках.«Летопись природы» – основная научная программа слежения за природой заповедника и прилегающих территорий. Ее задача - регулярно в течение неопределенно длительного времени собирать материалы по динамике природных явлений и процессов.

Летопись природы ведется с момента организации заповедника. В первую книгу входят правительственные постановления, проектные материалы, схемы. В последующих книгах помещаются материалы, собираемые в определенном порядке.

Разделы «Летописи природы»: территория, пробные и учетные площади, постоянные (временные) маршруты, почвы, погода, воды, календарь природы, флора и растительность, фауна и животное население, состояние заповедного режима, влияние антропогенных факторов, научные исследования, литература, приложение.

Заповедники организуют мониторинг с помощью так называемых пробных площадок, постоянных или временных маршрутов. Как правило, каждая площадка имеет паспорт и в него заносятся вся собираемая информация. Маршруты и площадки образуют мониторинговую сеть, сбор материалов ведется в одних и тех же пунктах много лет по одной и той же методике.

Ландшафт, рельеф и почвы. Систематические ландшафтные исследования проводятся далеко не во всех заповедниках. В большинстве из них ведется минимум наблюдений: регистрируются температура, влажность почвы, а также учитываются сведения стихийного характера: лавины, изменения береговой линии, обвалы, оползни и другое. Это связано с отсутствием специалистов и трудоемкостью исследований. Поэтому данные по динамике почвенного покрова за длительный период отсутствуют во многих заповедниках.

Погода. Значительный объем информации приходится на метеорологические сведения о состоянии погоды. Много заповедников имеют собственные метеостанции, но большинство использует данные расположенных поблизости станций Госгидромета.Основные показатели - это температура воздуха, количество осадков, температура на почве, относительная влажность, высота снежного покрова. Эти данные дополняются зарегистрированными атмосферными явлениями (град, шторм и прочие).

Воды. Все водоемы, расположенные на территории заповедника, должны иметь достаточно подробную характеристику, которая обычно помещается в первой книге Летописи. Впоследствии ведутся элементарные наблюдения, главным образом, сезонного характера - первый ледостав, начало ледохода, и т.д. В некоторых заповедниках ведутся специальные наблюдения по более полной программе (так называемые «водные» заповедники).

Флора и растительность. Наибольшее количество материалов в заповедниках собрано по сосудистым растениям. Практически все заповедники имеют списки этих растений. В так называемых «старых» заповедниках, инвентаризация флоры проводилась не один раз и уже есть материалы сравнительного характера за длительный период слежения. Другие группы, такие как лишайники, мхи и грибы, изучены хуже и далеко не во всех заповедниках. Кроме работы по изучения состава флоры, на территориях природных резерватов ведется слежение по фенологии, флуктуации, продуктивности растительных сообществ.

Фауна и животное население. Традиционно это одно из приоритетных направлений научных исследований в заповедниках. Основное внимание уделяется наблюдениям за позвоночными животными - млекопитающими, птицами, реже рыбами, земноводными, рептилиями. В отдельных заповедниках проводится широкое изучение беспозвоночных животных, в основном насекомых. Как правило, выявляется видовой состав и ежегодно проводятся учеты численности животных. Кроме того, проводится сбор данных по биологии фоновых видов на основе регистрации встреч животных сотрудниками заповедниками и учеными, работающими в заповедниках во время экспедиций. Во многих заповедниках проводятся и более углубленные исследования биологии отдельных видов или природных комплексов.

Состояние заповедного режима. Влияние антропогенных факторов. На основании полученных данных проводится анализ состояния заповедных экосистем и предпринимаются попытки выявить наиболее существенные естественные и антропогенные факторы, влияющие на структуру и динамику природных комплексов заповедника.

Рекомендуемая для выполнения в заповедниках программа мониторинга под названием «Летопись природы» по существу является набором методик для сбора информации о состоянии природы, а также о реакции биоты на изменение тех или иных условий. Идея организации и проведения наблюдений по программе «Летописи природы», предполагающая комплексное изучение природы, интересна и плодотворна. Однако в современных условиях эта программа не обеспечивает глубокого и всестороннего изучения биоценотических связей организмов и механизмов взаимодействия различных компонентов природных комплексов заповедных территорий. Основная причина этого заключается в том, что до недавнего времени в экологии доминировал популяционный подход и, соответственно, методы оценки состояния окружающей среды и ее охраны основывались на наблюдениях за изменением отдельных элементов природных экосистем. Получаемые данные носили отрывочный характер, не позволяли сопоставлять результаты отдельных исследований, анализировать взаимодействие различных природных комплексов и организацию экосистемы в целом.

Сейчас экология вышла на новый, более высокий уровень исследований. В ней большое внимание уделяется изучению структуры и функционирования природных сообществ, характера связей между единичными элементами и эволюции связей во времени. Именно эти показатели позволяют охарактеризовать биосистему как целостную совокупность и установить законы, управляющие ее развитием. Появилась возможность реализовать глубокий потенциал, заложенный в идее комплексного изучения природных экосистем заповедников и приступить к разработке методов системного изучения природных сообществ, мониторинга и охраны окружающей среды.

Теоретическое обоснование методов системного экологического мониторинга
 

 В основе анализа биоценотических связей организмов в сообществах лежит изучение структуры их экологической ниши. Современные экосистемные исследования птиц и других животных обнаружили соподчиненный характер связи между различными экологическими факторами, определяющими положение видов в сообществе, и выявили их неравнозначность в процессе дифференциации экологических ниш. Это привело к развитию представлений об экологической нише как системе иерархически связанных экологических, поведенческих и морфологических адаптаций, отражающих специфичность реакций организмов на воздействие окружающей среды. Согласно этим представлениям, ценотические связи организмов носят соподчиненный характер. Существуют ведущие экологические факторы, определяющие видовое разнообразие и другие особенности биологии видов, и второстепенные факторы, которые зависят от первых и не столь существенны для структуры и функционирования сообществ. В качестве ведущего фактора экологической дифференциации и расхождения организмов по экологическим нишам рассматривается кормовое поведение. Особенности кормового поведения определяют положение того или иного вида в сообществе и влияют на формирование большинства других признаков, оптимизирующих существование вида в условиях данной экологической ниши. (Grinnell James et al., 1974; Hespenheide, 1975; Eckhardt, 1979; Holmes et., 1979; Schoener, 1989; Robinson, Holmes, 1982; Чернов, Хлебосолов, 1989; Хлебосолов, 1996, 1999).Изучение таких факторов и характера их взаимосвязи на примере фоновых видов животных и растений позволяет проводить анализ состояния окружающей среды, не просто фиксируя изменения состояния популяций отдельных видов, а анализируя характер изменения всей цепи иерархически организованных биоценотических связей организмов.

Ведущее значение кормового поведения в регуляции биоценотических связей животных обусловливается самой природой поведения как биологического явления. Поведение является важным каналом межорганизменных и межвидовых взаимодействий и связующим звеном между организмом и окружающей средой (Хайнд, 1975; Тинберген, 1978; Панов, 1978, 1983). Кормовое поведение в интегрированной форме отражает специфичность отношения животных того или иного вида к различным факторам внешней среды, несет в себе информацию о пищевых, стациальных и других предпочтениях вида, поэтому может всесторонне характеризовать положение вида в системе биоценотических связей. С другой стороны, поведение определяет формирование морфологических, физиологических и других признаков вида. Тем самым с помощью поведения достигается соответствие внешних и внутренних признаков организма характеру его ниши. Благодаря такой особой роли посредника между организмом и средой обитания, поведение служит одним из наиболее универсальных способов видовой дифференциации животных и может рассматриваться в качестве универсального показателя трофической ниши вида. Этот показатель отличает данный вид от любых других видов и может служить характеристикой его ниши независимо от прочих адаптаций или взаимоотношений с окружающими его организмами. Все другие показатели могут широко перекрываться у сосуществующих видов, они отражают различия в кормовом поведении и служат лишь дополнительной характеристикой ниши вида.

Исходя из представлений о взаимообусловленности экологических факторов, определяющих биоценотические связи и место вида в экосистеме, экологическую нишу можно рассматривать как систему иерархически соподчиненных адаптаций животных к условиям среды обитания, из которых приспособления к добыванию пищи являются наиболее специфическими. Трофический компонент ниши играет первостепенную роль, поскольку пища является критическим ресурсом, а способ добывания пищи - одним из наиболее важных механизмов разделения ресурсов и экологической сегрегации видов. Пространственный компонент включается в нишу на следующем иерархическом уровне как отражение адаптаций, связанных с различиями в кормовом поведении. Таким образом, можно последовательно включить в систему взаимодействия животных со средой обитания любые другие факторы, которые так или иначе характеризуют специфичность отношения вида к среде и, в соответствии со своим местом в системе соподчиненных показателей, участвуют в процессе разделения ниш (Хлебосолов, 1999). Разработанные на примере птиц представления об одномерной иерархической нише очевидно вполне применимы и для анализа ценотических связей других групп животных.

Выявление ведущих трофических адаптаций птиц и изучение характера взаимосвязи между трофическими и другими экологическими факторами, влияющими на положение тех или иных видов в сообществе, позволяют эффективно решать многие трудные вопросы экологии и распространения птиц. До сих пор подобные исследования проводились лишь на примере отдельных видов или групп экологически близких видов, или гильдий птиц. Представляется весьма перспективным более широкое использование этого подхода при изучении механизмов формирования видовой структуры населения птиц и других животных в природных сообществах.

Принципы организации системного экологического мониторинга
 

Согласно вышесказанному, все связи в экосистемах носят соподчиненный характер. Существуют ведущие экологические факторы, определяющие видовое разнообразие и другие особенности биологии видов, и второстепенные факторы, которые зависят от первых и не столь существенны для структуры и функционирования сообществ. Выявление таких факторов и характера их взаимосвязи на примере фоновых видов животных и растений позволяет проводить мониторинг на основе анализа изменения иерархически организованных биоценотических связей организмов.

Например, для птиц выявлена следующая взаимосвязь между факторами: кормовое поведение - структура кормовых субстратов - характер биотопов - ареал. То есть, экологическая ниша того или иного вида птиц в первую очередь определяется его специфическим кормовым поведением, которое определяет выбор определенных кормовых субстратов (микроместообитаний). Наличие таких кормовых субстратов в тех или иных местообитаниях определяет биотопическое распределение вида. В свою очередь, характер распределения таких биотопов определяет географическое распространение (ареал) вида и т.д. На основе изучения кормового поведения того или иного вида птиц можно предсказывать все другие факторы, определяющие его обитание в данном месте, и по изменению одного из этих факторов возможно прогнозировать характер изменения всех других. Таким образом, выявление ключевых взаимодействий между элементами экосистемы позволяет использовать их в качестве индикатора ее состояния и по характеру изменения этих взаимодействий судить о перестройке экосистемных связей и организации экосистемы в целом.

Модельные виды. Для проведения всестороннего мониторинга природных экосистем следует выбрать несколько модельных видов, играющих существенную роль в функционировании основных экосистем данного района, установить характер их ценотических связей и проводить ежегодный контроль. Наиболее удобными модельными видами являются: 1) фоновые виды, 2) хозяйственно-ценные виды, 3) редкие виды. Фоновые виды являются доминантами и эдификаторами природных экосистем, выполняют в них важные биоценотические функции и могут служить основными модельными видами для контроля состояния естественных природных комплексов.

Использование хозяйственно-ценных животных в качестве модельных обусловлено тем, что они служат объектом хозяйственного использования. Сравнительный анализ состояния популяций этих видов на охраняемых и неохраняемых территориях дает возможность лучше понять влияние естественных и антропогенных факторов на изменение их биоценотических связей.

Важное значение редких видов животных для системного экологического мониторинга связано с тем, что их существование поддерживается ограниченными ресурсами. Даже незначительное изменение экосистемных связей может заметно отражаться на состоянии популяций редких видов. Поэтому редкие виды животных являются чуткими индикаторами состояния природных экосистем.

Модельные экосистемы. Для проведения системного мониторинга следует выбирать как естественные природные комплексы, так и нарушенные сообщества (гари, вырубки и т.д.). Первые служат эталоном многолетних естественных изменений природной среды. Вторые представляют собой своеобразные природные лаборатории для изучения влияния различных экологических факторов на характер биоценотических связей организмов. Те или иные нарушения окружающей среды являются природными экспериментами, в которых задаются определенные, известные нам условия, на которые сообщества отвечают соответствующим изменением структурных и функциональных связей организмов. Их анализ может способствовать лучшему пониманию механизмов регулирования биоценотических связей и функционирования естественных экосистем.

Использование данных традиционных наблюдений. Развитие системного мониторинга не исключает параллельного проведения более традиционных мониторинговых наблюдений, таких как изменение погодных показателей, фенологическое развитие сообществ, катастрофические воздействия на природный комплекс, массовое размножение и гибель организмов, загрязнение территории и т.д. Использование этих данных, наоборот, может оказать существенную помощь при изучении биоценотических связей организмах в природных сообществах. Более того, применение методов системного экологического мониторинга позволяет объединить эти зачастую несвязанные между собой наблюдения и эффективно использовать их для анализа состояния и изменения структуры природных экосистем.

Разработка конкретных программ системного мониторинга. Должна проводиться на основе типовой программы, в которой описаны основные принципы организации мониторинга, методики наблюдений и обработки данных и т.д. Кроме того, разработке конкретных программ должны предшествовать предварительные исследования, направленные на выявление основных экосистемных связей организмов в тех или иных природных комплексах,выбор подходящих модельных видов, изучение иерархии экологических факторов, определяющих их значимость в системе ценотических связей организмов.

Перспективы применения системного экологического мониторинга в заповедниках. Перспективность системного мониторинга определяется в первую очередь тем, что он основывается на результатах самых современных экологических исследований и несомненно получит в ближайшем будущем широкое распространение как ведущий метод наблюдения за состоянием окружающей среды. Системный подход к изучению природных комплексов, организации их охраны и мониторинга позволяет не только отслеживать изменение отдельных элементов экосистемы, но и оценивать состояние экосистемы в целом, прогнозировать характер и направления изменений природы и правильно ее охранять. Системный подход также повышает экономическую эффективность экологического мониторинга и природоохранных мероприятий. Он дает возможность при тех же финансовых затратах на проведение научных исследований получать взаимосвязанные данные и тем самым существенно расширять знания о структуре и функционировании природных экосистем. Кроме того, системный подход позволяет перейти от экономически малоэффективной и негуманной запретительной системы охраны природы к организации рационального взаимодействия человека и природы, основанного на точном знании законов развития природы и человеческого общества.

Особенно перспективно применение этого метода в заповедниках, поскольку заповедники представляют собой охраняемые естественные экосистемы, и именно здесь имеются наиболее благоприятные условия для изучения многообразных экосистемных связей организмов и их контроля. Использование методов системного мониторинга может способствовать повышению уровня научных исследований в заповедниках. Основанный на передовых методах экологических исследований, он задает объективно высокий научный уровень проводимых наблюдений и тем самым стимулирует повышение квалификации научных сотрудников заповедника. Разработка методов системного мониторинга может оказать положительное влияние и на организацию сбора данных по программе «Летописи природы», способствуя проведению не разрозненных, а комплексных наблюдений, позволяющих охарактеризовать целостную структуру заповедных экосистем. Тем самым, программа системного экологического мониторинга может послужить связующим звеном при исследовании различных элементов природных комплексов заповедников.

 

 


sape:
linkfeed:
mainlinks: Monta? kolektor?w, autoryzowanego serwisanta instalatora cennik pomp ciep?a.|комплектующие для ноутбуков