Наземные стационарные наблюдения при мониторинге геосистем

Наблюдения ведутся на специальных стационарах — геосис­темных площадках. Это постоянные участки, площадки и профили, заложенные в типичных физико-географических условиях с учетом характерных для данной территории направления и степени антропогенного изменения ландшафта Наблюдения проводятся как в естественных, так и измененных ландшафтах.

При наблюдениях площадки располагаются: на 3-х уровнях; на водоразделах (планерах), отвечающих эллювиальному типу геохимических ландшафтов (эти ландшафты непосредственно связаны с климатическими условиями, и загрязнением атмосферы), на сопряженных геохимических ландшафтах, таких как склоновые и аккумулятивные (долина реки и др.).

Проводят наблюдения 3-х видов: ретроспективные, реинвентаризационные и режимные.

Для мониторинга важны режимные наблюдения. Это полный комплекс наблюдений за всеми компонентами геосистем, тепловой и водный баланс, гидротермический режим, миграция химических элементов, динамика почвенных и биотических процессов, биологическая продуктивность. Наблюдения проводятся по методам, принятым в соответствующих дисциплинах. Должны принимать участие специалисты различного профиля: климатологии, гидрологи, гео­морфологии, почвоведы биологи ландшафтоведы и др, Следует широко использовать автоматические телеметрические системы, компьютерную обработку данных моделирование. Реализация подобного мониторинга не носит системного характера а выполняется отдельными научными организациями например ИГ РАН.

Для мониторинга геосистем широко используются аэрокосмические методы.

Технология мониторинга геосистем должна включать 3 этапа:

— обследование территории и выбор объектов наблюдений;

— проведение наблюдений и оценка их результатов;

— моделирование состояния экосистем.

I этап — обследование района и изучение источников антропогенных воздействий. По результатам обследования назначаются конкретные участки, где должны проводиться наблюдения. На каждый участок оставляется крупномасштабная ландшафтная карта и дается характеристика основных природных комплексов.

II этап — наземные стационарные наблюдения и ежегодное аэрокосмическое обследование.

III этап — составление моделей функционирования природных и природно-антропогенных систем. Здесь наиболее применимы методы экстраполяции (т е по аналогии).

Некоторые аспекты территориальной организации биосферных заповедников и их значение в проведении экологического мониторинга

Глобальная сеть биосферных заповедников, т.е. природных территорий, представляющих характерные образцы биомов Земли, создавалась с целью сохранения всего присущего этим биомам разнообразия экосистем, видов, генетических ресурсов наряду с осуществлением системы многолетних наблюдений за основными характеристиками окружающей среды, состоянием природных компонентов. При этом основное внимание обращалось именно на ненарушенные климаксные зональные формации для того, чтобы характеризовать состояние отобранного участка биосферы на естественном или фоновом уровне, выявить глобальные изменения этих формаций.

Такой экологический мониторинг имеет самостоятельное значение для оценки состояния естественных ресурсов региона, вместе с тем он необходим в качестве своеобразной нулевой точки от счета при определении характера и степени изменений экосистем под влиянием антропогенных факторов, под которыми подразумевается хозяйственная деятельность человека, связанная как с загрязнением или разрушением экосистем, так и с их восстановлением, рекультивацией повышением продуктивности.

Следовательно, специфика биосферного заповедника определяется наличием достаточно обширной природной зоны с сохранившимися естественными системами, обладающей экологической автономностью, т. е. способной к саморегулированию естественного состояния природных комплексов, присущих этой зоне. Прочие территориальные элементы биосферного заповедника в первую очередь выполняют функции защиты природной зоны от антропогенных изменений, содействия восстановлению нарушенного состояния экосистем. Если природной зоны в биосферном заповеднике нет и невозможно восстановить ее естественное состояние, одна из основных задач – получение информации о фоновом уровне состояния биосферы решается недостаточно полноценно.

Таким образом, в биосферном заповеднике необходимы три основные зоны (точнее, территориально-структурные элементы): центральная, буферная и зона восстановления. Научные исследования и особенно экологический мониторинг осуществляются во всех зонах биосферного заповедника.

Центральная зона — основная зона заповедника, поэтому запрет сбора научной информации в природной зоне противоречил бы основной цели организации сети биосферных заповедников. Однако методы научных наблюдений и экспериментальные исследования, проводимые в ней, не должны нарушать естественный ход природных процессов. В противном случае следует отказаться от экспериментальных исследований даже в ущерб полноценности мониторинга.

Буферная зона, окружая природную зону, должна поглощать антропогенное влияние и тем самым защищать от него эту основную часть заповедника. Размеры и режим буферной зоны зависят от размеров и состояния природной зоны, а также от интенсивности антропогенного окружения. Мониторинг в буферной зоне дает информацию о состоянии природных экосистем, находящихся под постепенно слабеющим антропогенным воздействием.

Зону (или участок) восстановления естественного состояния экосистем образуют экосистемы, естественное состояние которых нарушено человеком, но не разрушено и которые при содействии человека могут восстановить свое первоначальное состояние. Удельный вес таких участков в биосферных заповедниках различен, в некоторых случаях их почти нет, а в других они составляют значительную часть всей территории. Сюда можно отнести леса, тронутые в прошлом рубками, популяции животных с аномальными численностью, структурой, поведением и другие изменения состояния природы заповедника. Мониторинг в этой зоне позволяет характеризовать процессы восстановления естественного состояния природы и оценить происходящие изменения в экосистемах.

Для обоснованного сопоставления фоновых показателей природных и полуприродных экосистем с показателями состояния экосистем культурного происхождения, существующих в техногенном ландшафте и активно преобразуемых в результате интенсификации производства, желательно иметь промежуточные характеристики, которые могут быть получены на экосистемах, сравнимых с первыми, но находящихся в условиях стабильного традиционного использования. К ним можно отнести участки, занятые под сельскохозяйственные культуры, лесные, охотничьи, рыбные и другие угодья, эксплуатируемые на стабильном уровне, уже превзойденном при современной интенсификации и уровне технизации аналогичных видов производства. Понятно, что такие участки нерентабельны в современных условиях и могут быть использованы только как научные полигоны биосферного заповедника.

Мониторинг экосистем этой зоны характеризует переходное, исторически уже пройденное состояние, но получаемые данные важны для построения законченного ряда переходов от природных систем к современным техногенным, культурным системам, созданным человеком.

При программировании мониторинга во всех зонах биосферного заповедника устанавливается единый перечень фиксируемых показателей, а в качестве объектов наблюдений в первую очередь выбираются биоконцентрирующие и сенситивные виды, которые могут быть индикаторами состояния экосистем. Одной из наиболее сложных сторон организации мониторинга биологических, а значит весьма динамичных и неустойчивых объектов, находящихся в различных сообществах и в разных условиях существования, является задача получения показателей достаточной достоверности или, по крайней мере, с количественно определенной погрешностью наблюдений.

С этим связан принцип размещения полигонов (стационаров) наблюдений, проведение повторных параллельных наблюдений, выбор участков, обладающих нужной репрезентативностью по отношению к изучаемой территории биосферного заповедника, а затем и ко всему региону. Практика работы заповедников показывает, что экстраполяция усредненных данных, полученных без надлежащей повторности, с небольших отобранных участков на обширную территорию встречает серьезные, иногда непреодолимые затруднения при оценке их достоверности. В этом отношении особенно важно соблюдать единую методику сбора количественных характеристик, с тем, чтобы получать достоверные, хотя бы относительные, но точные показатели изменчивости во времени. Вероятно, предпочтительнее ограничить число фиксируемых показателей, но увеличить количество полигонов и повторность наблюдений.

В этих условиях экологический мониторинг может быть полноценно организован только при едином управлении всеми зонами биосферного заповедника, объединенными в общую территорию. Различные типы биосферных заповедников («объединенных», «концентрированных», «неполных» и т. п.), создаваемых ныне, трудно представить в единой глобальной системе, и данные мониторинга такого разнохарактерного конгломерата, находящегося в разной ведомственной подчиненности, будет очень сложно сопоставить.

Несомненно, что биосферные заповедники, образованные в регионах, где практически отсутствуют природные системы, не измененные человеком, и поэтому представляющие биомы культурных техногенных ландшафтов, нужны и для сохранения генофонда, и для мониторинга, но их, вероятно, лучше объединить в отдельной системе. Нельзя забывать, что культурные экосистемы могут существовать в режиме, созданном человеком в интересах их максимального использования. Обычно это связано со сменой посевных культур, вырубкой и посадкой леса, применением удобрений, пестицидов и других технологических приемов. В таких заповедниках значение зон и методы управления ими, направление мониторинга имеют свою специфику, которую нужно точно определить, не отождествляя их режим с режимом и мониторингом в зонах биосферного заповедника, включающего природные экосистемы.

Поэтому наряду с биосферными заповедниками правомерно образование категории «биосферная научная станция». Такая станция координирует мониторинг заповедной территории с мониторингом территорий, находящихся под интенсивным, а значит, нестабильным режимом использования, который определен научно-техническим уровнем соответствующего хозяйства.

Образующаяся сейчас система таких биосферных станций включает самостоятельно действующие биосферные заповедники со своими специфическими задачами, территориальной структурой, объединенным управлением и научные стационары, организованные на землях интенсивного использования.

В целях представления биосферными заповедниками основных биомов нашей страны предполагается дальнейшее развитие сети биосферных заповедников и биосферных научных станций на базе существующих заповедников: Астраханского, Бургузинского, Воронежского, Дарвинского, Окского, Черноморского, «Шлитере», «Аксу-Джабаглы», Карпатского, Алтайского, Бадхызского, Центрально-лесного, Закатальского, Боржомского и др.