Режимы содержания степей в малых заповедниках и теория функционирования экосистем | №43-44 весна-лето 2015 | Степной Бюллетень 
ISSN 1726-2860
(печатная версия ISSN 1684-8438)

Содержание номера

№43-44 весна-лето 2015

Режимы сохранения степейСтепные пожарыСтепи под охранойИстория сохранения степейСтепи под угрозойОптимизация природопользованияЗащита уязвимых видовКлючевые видыЗаконодательствоПроектыСобытия Новые книги

Режимы сохранения степей

Режимы содержания степей в малых заповедниках и теория функционирования экосистем

Н.Н. Зеленская (ИФПБ РАН, Пущино),
А.С. Керженцев (ИФПБ РАН, Окский экологический фонд, Пущино)

В Законе Российской Федерации «Об особо охраняемых природных территориях» (от 14.03.1995 № 33-ФЗ, с последующими редакциями) дано следующее определение: «Особо охраняемые природные территории (ООПТ) – участки земли, водной поверхности и воздушного пространства над ними, где располагаются природные комплексы и объекты, которые имеют особое природоохранное, научное, культурное, эстетическое, рекреационное и оздоровительное значение, которые изъяты решениями органов государственной власти полностью или частично из хозяйственного использования и для которых установлен режим особой охраны». В России сеть ООПТ включает (а) государственные природные заповедники, в том числе биосферные, (б) заказники, (в) национальные парки, (г) природные парки, (д) памятники природы, (е) дендрологические парки и ботанические сады.

Развитие и поддержание сети строго заповедных территорий оставалось до последнего времени одним из приоритетов природоохранной и экологической политики в нашей стране. Мировая же сеть ЮНЕСКО опирается на систему биосферных резерватов, имеющих несколько зон охраны и позиционирующих свои цели как охрану полного генетического фонда биосферы, который содержится в видовом разнообразии животных и растений. Территория биосферных резерватов обычно определенным образом зонирована: заповедное ядро, буферная зона, зоны типичного хозяйственного использования и восстановленных ландшафтов (зоны сотрудничества). По правилам ЮНЕСКО, именно зона заповедного ядра пользуется «долгосрочной защитой и позволяет сохранять биологическое разнообразие, вести наблюдение за наименее нарушенными экосистемами, проводить исследования и другую не вносящую больших нарушений деятельность».

Таким образом, человечество сознательно оставляет вне поля своей активной практи­ки типичные участки биосферы Земли, куда может быть допущен лишь небольшой коллек­тив специалистов, чтобы охранять объект и изучать, по каким законам развивается При­рода, какими параметрами обладает та или иная экосистема. Такой подход вполне согласуется с задачами первых заповедников в нашей стране, обозначенными инициаторами следующим образом: «Чтобы иметь возможность изучать природу, мы должны стараться сохранить ее в первобытной неприкосновенности в виде ее наиболее типичных формаций… Не надо ничего устранять, ничего добавлять, ничего улучшать. Надо предоставить природу самой себе и наблюдать результаты» (Г.А. Кожевников, цит. по: Дежкин и др., 2006).

Очевидно, что для больших ненарушенных территорий режим абсолютного заповедания (РАЗ) остается самым предпочтительным. Без влияния антропогенного фактора экосистема может полностью реализовать связи, задействованные в механизмах ее самоорганизации. Среди основных задач резерватов: сохранение «эталонов природы», изучение естественного хода процессов на этих территориях, сравнение эталонов и однотипных хозяйственных территорий, корректировка хозяйственной деятельности на эксплуатируемых территориях. Отметим, что из основных задач ядра резерватов (Strict Nature Reserve – строгий природный резерват) как первоочередные позиционируются «научные исследования» и «сохранение видов и генетического разнообразия», а «охрана дикой природы» и «поддер­жание экосистемных услуг» – как вторичные задачи (Тишков, 2003).

Выбирая режим содержания будущего «эталона», нужно учитывать следующие аспекты: (1) в каком состоянии находилась экосистема на момент организации заповедника (был ли это девственный уголок природы) и (2) наличие необходимой и достаточной площади ООПТ для наиболее полного поддержания связей в системе. Приведем для примера таблицу минимально необходимой лесной территории для реализации различных задач охраны (табл. 1).

Минимальные площади, необходимые для поддержания естественных свойств
таежных экосистем (по: Ярошенко и др., 2001)

Задача

Площадь,

тыс. га

Сохранение структурной мозаики лесных экосистем, связанной с вывальной или пирогенной динамикой

2,5–3

Сохранение динамики крупномасштабных естественных нарушений, связанных с массовыми ветровалами, усыханием леса из-за погодных условий, вспышками численности фитофагов, естественными пожарами и т.д.

5–10

Сохранение эталонов водосборных бассейнов малых рек

10–50

Сохранение жизнеспособных популяций крупных позвоночных животных

50–100

Сохранение естественных путей локальных миграций видов, связанных с долговременной динамикой таежного ландшафта

500–1000

Как видно из таблицы, чем больше функ­циональных связей системы мы задействуем, тем больше должна быть площадь, обеспечивающая эти связи. Чтобы дать возможность максимально полно проявиться различным функциям в экосистеме, охраняемая площадь экосистем должна быть увеличена на 2–3 порядка и достигать сотен тысяч гектаров.

Степной же биом уже на момент организации первых заповедников был в значительной степени разрушен деятельностью человека. Зная проблему нехватки целинных участков, В.В. Докучаев в 1894 г. писал: «Я хлопочу теперь о том, чтобы в наших степях был заповедан участок (не менее 100 десятин*) девственной степи, участок, предоставленный в исключительное пользование самой природы, так сказать, первобытных обитателей (растений и животных) девственной степи» (цит. по: Дежкин и др., 2006). В современных условиях, даже понимая, что структурная мозаика травяных экосистем проявляется на меньших, чем в лесу, площадях (они меньше, в первую очередь, из-за меньших размеров и более короткого жизненного цикла степных эдификаторов), мы не должны игнорировать целей максимального сохранения связей в экосистеме. А для реализации полноценных связей требуются не одна сотня, а хотя бы несколько тысяч гектаров.

Обратимся к малым заповедникам. Заповедники малой площади особо остро ощущают необходимость поддержания адекватного режима функционирования целостной экосистемы. Тем более, что современный степной ландшафт представлен в основном небольшими «вкраплениями» в аграрно-освоенном пространстве. Среди таких уникальных, но малых территорий – Приокско-Террасный биосферный заповедник (ПТБЗ). Здесь на площади в 5 тыс. га сконцентрированы различные типы растительности (от южной тайги до луговой степи), а список видов сосудистых растений насчитывает до 960 единиц. Получив в 1979 г. статус биосферного, теперь, согласно положению ЮНЕСКО, он представляет флору и фауну Центральной России.

Однако «региональное представительст­во лесов» стало только дополнительной функ­цией заповедника. Он организован по иной причине – для охраны и изучения уникальных степных фитоценозов, существующих на значительном удалении от основного ареала степей. Степные участки представляют здесь разбросанные между дюнами и песчаными валами «островки» (так называемые «долы») между распаханной поймой р. Оки на южной границе и лесными массивами на северной границе заповедника. Вся площадь урочища «Долы» составляет 36 га, а площадь каждого степного «островка» – всего несколько гектаров. В непосредственной близости находятся две небольшие деревеньки, где местные жители издавна применяли сенокос. Пойма же Оки – это давнишний сенокос, поставлявший сено для нужд Московской и сопредельных губерний. Поэтому нам представляется, что при разработке режима сохранения представленных в заповеднике степных сообществ обязательно должен учитываться исторически сложившийся характер использования территории.

Противники сенокосного режима в заповедниках (Борейко, 2013) главными условиями экологического ущерба от сенокошения называют его ранние сроки (май–июнь) и использование тяжелой техники (тракторов и т.п.). Но в ПТБЗ, например, сроки сенокоса определяются созреванием плотнодерновинных злаков (в первую очередь ковыля). Степные сообщества здесь по фенологии резко отличаются от окружающих ландшафтов. Так, уже 15–30 июля места концентрации степных растений в урочище Долы напоминают «выжженную солнцем полупустыню», где нет ни единой зеленой травинки. Очевидно, в этих условиях сенокошение во второй половине июля не может сказаться на обсеменении. К тому же для полноценного плодоношения всех видов предусмотрена ротация сроков сенокошения с пропуском некоторых лет.

Проблему представляет определение фи­зиологически обоснованных и доказанных сроков частоты ротации. Для этого требуется определенная работа по анализу многолетних наблюдений в разных заповедниках. В нашем заповеднике степные сообщества функционируют в расширенном диапазоне климатических изменений. За 40 лет наблюдений гидротермический режим колебался от условий, отвечающих полупустыне, до избыточного увлажнения, соответствующего лесам умеренных широт.

С тем, что тяжелая техника представляет­ угрозу для структуры экосистемы, можно согласиться. Действительно, это проблема. Пожалуй, наиболее экологично было бы сенокошение вручную, косами, особенно на малых площадях. Например, в ПТБЗ лугово-степные сообщества занимают крошечные лоскутки. Регулярно сенокос проводится практически в единственном из них – в Ковыльном долу. Для сравнения, в других долах, где сенокос проводился нерегулярно, ковыль теперь практически не встречается. Правда, в последнее десятилетие мы наблюдаем выраженное потепление климата и продвижение южных видов в пределах ПТБЗ. Однако если не поддерживать вид хотя бы в одном долу, то его можно утратить окончательно. Ведь до ближайшего участка ареала зональной луговой степи – более 400 км, а потенциальные пути миграции давно перепаханы.

Справедливости ради, отметим, что специально для сенокоса заповедником был приобретен легкий трактор. А вот последствия трехлетней паузы в сенокошении (вызванной бесхозяйственностью и несоблюдением рекомендаций, а не высокими идеалами абсолютной заповедности) привели к накоплению такого мощного слоя ветоши, что, в условиях продолжительных периодов жары и засух последних пяти лет, нужно быть готовыми к спонтанным пожарам. Степь ведь непременно избавится от лишнего слоя сухой растительной массы. Пожар – естественный способ обновления степи (Тишков, 2003). Обновляющие свойства пожара в буферной зоне заповедника хорошо демонстрирует динамика цветения тюльпана Биберштейна (рис. 1).

Влияние весеннего пала на количество цветущих экземпляров тюльпана Биберштейна в ПриокскоТеррасном заповедникеРис. 1. Влияние весеннего пала на количество цветущих экземпляров тюльпана Биберштейна в Приокско-Террасном заповеднике

Таким образом, в малых степных заповедниках полезным инструментом управления разнообразием в степных фитоценозах может быть не только сенокошение, но и регулируемый пал (в местах, неудобных для кошения). Возможная периодичность пала в ПТБЗ – раз в 7–10 лет, за это время происходит накопление ветоши. Конечно, подобные мероприятия требуют четкой организации и строгого контроля.

По поводу изъятия надземной массы в степи. Давно признано, что в малых заповедниках, где отсутствует влияние копытных на степную экосистему, РАЗ приводит к накоплению излишков ветоши и, в конечном итоге, к изменению типа экосистемы. Однако сторонники РАЗ признают отчуждение органики второй крупной угрозой при сенокошении (Борейко, 2013). В действительности же при образовании, например в Стрелецкой степи, не менее 630 г/м2 сухого вещества за вегетационный сезон (Голубев, 1962), доля надземной продукции в луговых степях составляет только 18% (подземной – соответственно 82%) (Rodin, Basilevich, 1968). А исследования травяных сообществ на правом берегу Оки показывают, что при среднем соотношении надземной и подземной частей травяного фитоценоза 1:3 или 1:4 в засушливые сезоны оно меняется до 1:4, 1:5 и даже 1:8 (Ермолаев, Ширшова, 1994). С функциональной точки зрения органика степной экосистемы вообще хранится в другом «функциональном блоке». Если лес, существуя в промывном режиме, держит все запасы органики в древесине, то в степи большая часть органической массы сосредоточена в корнях растений и еще больше – в гумусе почвы. Причем соотношение живых и мертвых подземных органов составляет 1:3 (Базилевич, Титлянова, 2008).

К чему приведет отсутствие любых дей­ствий по регулированию? Например, еще один спорный вопрос для ПТБЗ: является ли дополнительное ограждение степных сообществ режимом вмешательства в существование экосистемы? С одной стороны, поставив ограждение, мы не только ограничили доступ людей в заповедную зону, но и почти исключили проникновение животных, роль которых (от сусликов до копытных) в степных экосистемах доказана. С другой стороны, если убрать изгородь, то в сезон охоты с близлежащих территорий в заповедник устремятся животные, спасаясь от выстрелов. Причем преобладающие в нашем заповеднике виды животных не принадлежат к степному биому. Мы и сейчас порой наблюдаем прорыв через сетку ограждения кабанов, которые в поисках лечебной для них таволги перепахивают землю не меньше тяжелой техники. А дополнительное соседство зубрового питомника еще усугубляет потенциальную опасность. При этом ценность самого зубрового питомника мы не ставим под сомнение. Это не только место разведения и изучения редких животных; само наличие питомника спасло последний заповедник Подмосковья от ликвидации. Но так уж исторически сложилось – на малой территории сконцентрированы столь разные охранные задачи.

На наш взгляд, поиск компромиссов – един­ственный шанс сохранить малые заповедники. Частичный сенокос в этих условиях является физиологически необходимым действием по изъятию излишков фитомассы.

Функциональный подход позволяет нам посмотреть на экосистему как на живой организм. Биосфера в целом представляется суммой «функциональных ячеек», экосистем, функционирующих в различном диапазоне климатических условий. Единство и целостность экосистемы подразумевают иерархическую соподчиненность функциональных блоков, объединяющих фито-, педо- и зооценоз, которые находятся в динамическом равновесии с условиями определенной климатической зоны и рельефа. С этой точки зрения главным механизмом работы экосистемы является ее метаболизм, или круговорот вещества в цикле продуценты – консументы – редуценты.

Растительное сообщество (продуценты) складывалось как результат длительной эволюции приспособленных к совместному существованию видов, максимально полезно преобразующих солнечную энергию в энергию органического вещества (по Вернад­скому – «живого вещества»). В условиях конкретного вегетационного сезона система производит первичную продукцию, подвергающуюся впоследствии постепенной деструкции с частичным возвратом вещества в новый цикл синтеза. Животные (консументы) в этом ракурсе представляются как «система ловушек», уменьшающих энтропию всей системы (или увеличивающих время деструкции «живого вещества» в экосистеме). Отмершее органическое вещество, по мере разложения почвенной фауной, формирует почвенный профиль экосистемы. Смена скоростей минерализации органики в почвенных горизонтах и дозированный возврат минеральных элементов в новый цикл синтеза при метаболизме обеспечивает устойчивость экосистемы как относительно автономного образования в меняющихся условиях среды.

Ежегодные колебания факторов среды определяют незначительные колебания параметров экосистемы (флуктуации) в пределах «нормы». Значительные по амплитуде колебания условий ведут к довольно глубоким, но обратимым изменениям – метаморфозам. Крупные, катастрофические, изменения условий или длительное воздействие внешних факторов приводят, в конечном итоге, к необратимым изменениям в структуре и функционировании экосистем, их эволюции.

Применение режимов активной охраны (сенокошение и ранневесенний поверхностный пал) удерживает экосистему в пределах естественных флуктуаций. В крайних случаях (сильный пожар, повреждающий доминанты) экосистема отвечает сукцессией, то есть остается в пределах метаморфоза.

Статус заповедника в ПТБЗ имеет только строго заповедный квадрат 7×7 км. Увеличение же охраняемой территории может быть реализовано за счет расширения не входящих в заповедное ядро буферной и хозяйственной зон. Если организовать регулирование на этой прилегающей территории, это позволит реально увеличить охраняемую площадь почти в 20 раз. В этой связи гораздо острее встает вопрос возможности регуляционных мероприятий в охранной зоне, а не в зоне заповедного ядра. В условиях восстановления частной собственности на землю охранная зона обрела новых многочисленных хозяев, которые предпочитают распоряжаться землями по своему усмотрению. Перепахивание почвы, внедрение инородных элементов в экосистему (дачное строительство, прокладка коммуникаций и т.п.) – это не просто изъятие части массы экосистемы, это изменение в ее структурно-функциональной организации. В частности, при распашке происходит изменение почвенного профиля, что означает поломку механизма самоорганизации системы.

Схема экосистемного круговорота, или метаболизма экосистемы. ФАР – фотосинтетически активная радиация СолнцаПочему у противников идеи регулирования возникла иллюзия, что можно защитить один функциональный блок экосистемы (говорят о защите почв) вне зависимости от системы в целом? Если Докучаев призывал оставить почву в неприкосновенности, то он уже тогда понимал, что почва и растительность связаны между собой. Это понимал и Танфильев, восстанавливая ареалы древних степей по контуру черноземов.

Мы считаем, что применение тех или иных рычагов управления к экосистемам аналогично применению физиотерапевтических процедур в медицине. Их цель – стимулировать или заменять ослабленные или утраченные функции экосистемы. В тех заповедниках, где не были нарушены основные функциональные блоки экосистемы, необходимо максимально оберегать их от негативных антропогенных воздействий, поддерживая режим абсолютной заповедности. На территориях с нарушенными экосистемами (на малых территориях особенно) необходимо применять методы, поддерживающие или замещающие утраченные функции, в том числе стимулирующие поддержание биоразнообразия. Возможно, истина, как всегда, находится где-то посередине. Может быть, не «косить или не косить», «выпасать – не выпасать», а «косить  частично», «выпасать иногда». Своеобразные «укол» или «таблетка» могут спасти и поддержать природный объект. Почему бы этим не воспользоваться?

Заповедные территории обладают уникальным ресурсом – они хранят знания о том, как должны функционировать природные системы, каковы нормальные параметры функционирования различных экосистем. Выбор конкретных мероприятий должен основываться на понимании как минимум этого принципа функционирования природных экосистем.

Литература

Базилевич Н.И., Титлянова А.А. 2008. Биологический круговорот на пяти континентах: азот и зольные элементы в природных наземных экосистемах. Новосибирск: Изд-во СО РАН. 381 с.

Борейко В.Е. 2013. Абсолютная заповедность, покосы и выпас в степных заповедниках // СБ № 39. 6–9.

Голубев В.Н. 1962. К эколого-биологическому познанию растительности луговых степей // Ботан. журн. 47 (1). 25–44.

Дежкин В.В., Лихацкий Ю.П., Снакин В.В., Федотов М.П. 2006. Заповедное дело: Теория и практика. М.: Фонд «Инфосфера» – НИА-Природа. 420 с.

Ермолаев А.М., Ширшова Л.Т. 1994. Продуктивность и функционирование многолетнего сеяного луга различного режима использования // Почвоведение, № 12. 97–105.

Тишков А.А. 2003. Пожары в степях и саваннах // Вопросы степеведения. Вып. 4. 9–22.

Ярошенко А.Ю., Потапов П.В., Турубанова С.А. 2001. Малонарушенные лесные территории Европейского Севера России. М.: Гринпис России. 75 с.

Rodin L.E., Basilevich N.I. 1968. World distribution of plant biomass // functioning of Terrestrial Ecosystems at the Primary Production Level. 45–52.

Контакт:
Надежда Николаевна Зеленская
Институт фундаментальных проблем
биологии РАН
Россия 142290 Московская обл.,
г. Пущино, ул. Институтская, 2
Телефон: 8 (496) 7732848
E-mail: zelen_1@rambler.ru


* Десятина – мера площади, принятая в России до перехода на метрическую систему, 1 дес. = 1,092 га.






Наверх
109 просмотров



Сибирский экологический центр
Центр охраны дикой природы
Проект ПРООН/ГЭФ по степным ООПТ России
Казахстанская ассоциация сохранения биоразнообразия
Об издании

Популярное
ПРООН ГЭФ Минприроды России