3113

На правах рукописи

Патова Мария Александровна

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ТРАНСФОРМАЦИИ ДЕНДРОЭКОСИСТЕМ В УРБАНОГЕННОЙ СРЕДЕ НА ПРИМЕРЕ НИЖЕГОРОДСКОГО МЕГАПОЛИСА

25.00.36 - Геоэкология

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Нижний Новгород - 2001

РАБОТА ВЫПОЛНЕНА В НИЖЕГОРОДСКОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНОМ УНИВЕРСИТЕТЕ

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Л.Н.Губанов

Научный консультант

кандидат биологических наук, доцент А.К.Ибрагимов

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Д.Б.Гелашвили, кандидат технических наук, доцент Е.А.Федорова

Ведущая организация

федеральное государственное унитарное предприятие «Поволжский леспроект»

Защита состоится « 8 » 2001 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212.162.02 в Нижегородском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 603600, г.Нижний Новгород, ул.Ильинская, 65, корпус 5, аудитория 202.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного архитектурно-строительного университета.

1

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1 . 1 А к т у а л ь н о с т ь и с с л е д о в а н и я Актуальность и высокая социальная значимость работы обусловлены

возрастающей потребностью современного общества в стабилизации экологического режима биосферы, деструктивность воздействия на которую особенно остро проявляется в условиях интенсивного урбаногенного влияния. В связи с неизбежным развитием процесса урбанизации возникает необходимость решения проблемы оптимальной организации городской территории с созданием условий максимального благоприятствования для проживания населения с одновременным учетом сохранения экологического равновесия и обеспечения соответствующего уровня охраны окружающей среды. Современные представления о рациональной экологически обоснованной организации городской среды предполагают включение в городской ландшафт полярно противоположных зон - интенсивного селитебного освоения (с озеленительной оптимизацией городской застройки) и максимально сохраненных природных экосистем с высоким уровнем биологического разнообразия (особо охраняемых природных территорий). Важнейшей целью градостроительной деятельности на ее различных иерархических уровнях является проектирование и вынос в натуру планировочной основы для поддержания существующего и восстановления утраченного динамического равновесия природных систем даннойтерриториив тесной связи с характером ее использования. Поэтому особенно актуальными становятся задачи осуществления мониторинга и оптимизация окружающей среды, которая должна послужить базой для принятия обоснованных инженерноэкологических решений. Обеспечение экологической безопасности природных комплексов и ландшафтов является необходимым условием для устойчивого развития регионов. Маркером дигрессивных состояний, оперативно информирующим о состоянии всего комплекса среды, может выступать степень

трансформации экосистем.

2

1 . 2 Цель и з а д а ч и и с с л е д о в а н и й Целью работы являлась разработка методологии и методических подходов

к оценке уровня трансформации и обеспечению устойчивого функционированияэкосистем лесопарковогопоясаурбанизированыхтерриторий.

Всоответствии с этим решались следующие задачи:

-изучение естественной стабильности природных лесных экосистем (и их типов), наиболее характерных для основных природных зон Нижегородской области, а также их устойчивости к антропогенному воздействию;

-выявление конкретных уровней и стадий антропогенного разукомплектования природных экосистем в урбаногенной среде и разработка системы диагностики по структурно-динамическим признакам;

-выявление критических порогов устойчивости и конкретных параметров экологического режима на различных стадиях дигрессивной динамики

определяющих скорость и направленность дигрессивного процесса;

-изучение степени поляризации антропогенного (и природного) ландшафта, степени вульгаризации и метастабилизации деградирующих экосистем;

-оценка экотопов по составу растительности (коренной и деградирующей) для ординации местообитаний по градиенту факторов, нахождение экологически однородных участков территории в системе мозаичного урбаногенного ландшафта;

— изучение рекреационного потенциала лесопаркового пояса с точки зрения устойчивости к антропогенному воздействию и утилитарной значимости экосистем в зависимости от ценотической структуры и производительности местообитания;

-разработка методологических походов к оценке критериев привлекательности экосистем для рекреационного использования (с учетом их естественной эстетичности), а также разработка научно-методических рекомендаций по

- создание ландшафтно-экологических карт территории Нижегородского мегаполиса с выделением степени устойчивости уровней антропогенного воздействия экологически неблагополучных и особо охраняемых природных территорий, разработка рекомендаций по созданию и проектированию лесопарковых зон урбаногенных территорий на примереНижнего Новгорода.

1 . 3 Н а у ч н а я н о в и з н а р а б о т ы Научная новизна работы состоит:

-в разработке новых концептуальных подходов к проблемам устойчивости'и критического состояния экосистем, определении их системообразующих характеристик и управляющих параметров, обуславливающих характер их системного реагирования в процессе дигрессивной динамики;

-в установлении уровней устойчивости природных и природно-антропо- генных экосистем в условиях определенных критических состояний;

-в разработке типологической классификации природно-антропогенных экосистем и проведении выборочной инвентаризации урбаногенных экосистем

свыявлением дигрессивных состояний, уровней десильватизации и метастабилизации в условиях различных критических нагрузок (впервые для Нижегородского региона);

-в создании математических описаний дигрессивной трансформации дендроэкосистем при различных уровнях дестабилизирующей нагрузки в условиях различных антропогенных неоэкотопов;

-в создании концептуальных подходов к ландшафтно-экологическому зонированию селитебных и рекреационных территорий Нижнего Новгорода и

лесопарковой зоны; ' - в разработке методологии и новых методических подходов к оценке

уровней антропогенной трансформации экосистем для проведения урбоэкологического мониторинга.

1 .4 Прак т и ч е с к а я з н а ч и м о с т ь р е з у л ь т а т о в Концептуальные разработки и методические подходы могут быть

использованы для организации системы урбоэкологического мониторинга,

оптимизации состояния рекреационных территорий и городского озеленения. разработки ландшафтно-экологической карты города и его окрестностей, проектирования зеленых зон городов, организации сети учебно-экскурсионных маршрутов для экологического образования. Исследования проводились при грантовой поддержке РФФИ (проект № 98-04-49048 «Деструктивные механизмы стабилизации лесных экосистем»)

1 . 5 Р е а л и з а ц и я р е з у л ь т а т о в и с с л е д о в а н и й Вышеуказанные методические и концептуальные разработки, материалы

по обследованию городских зеленых насаждений, ландшафтов и рекреационных территорий были переданы Нижегородскому и Дзержинскому комитетам по экологии, Департаменту по экологии и охране природных

Концептуальные представления, заложенные экологические маршруты, ландшафтные профили и картосхемы использованы в учебном процессе при подготовке студентов по специальности "Экология и природопользование", а также в летних экологических лагерях школьников при Нижегородском компьютерно-экологическом центре. Опубликовано учебно-методическое пособие для системы экологического образования (1998), составлена авторская программа по дополнительному экологическому образованию (1999).

1 . 6 П у б л и к а ц и и По теме диссертации опубликовано 36 работ, из них 10 статей.

1 . 7Апробация результатов исследовани й Основные результаты работы докладывались на международных научных

конференциях: по анатомии и морфологии растений (Санкт-Петербург, 1997г.), Института Экологии Волжского бассейна РАН «Экологические, проблемы бассейнов крупных рек - 2» (Тольятти, 1998г.), «Изучение и охрана

биологического разнообразия природных ландшафтов Русской равнины»

закладах та дендропарках Евразii» (Белая церковь, 1999г.), «Biodiversity and Dinamics of Ecosistems in Noth Eurasia» (Новосибирск, 2000); всероссийских совещаниях и конференциях: «Популяции и сообщества растений: экология,

республиканской конференции «Экологические проблемы и пути их решения в зоне Среднего Поволжья» (Саранск, 1999г.); межрегиональной научнопрактической конференции «Исторический город в контексте современности» (Н.Новгород, 1999г.); конференции молодых ученых «Экология» (Пущино, 1999г.); научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов «Строительный комплекс» (Н.Новгород, 1997, 1998, 2000г.г.); V научно-практической конференции «Экологическое образование и воспитание в Нижегородской области на рубеже веков» (Н.Новгород, 1999г.); и др. Опубликованы статьи в межвузовских сборниках ННГУ,НГПУ.

1.8 Н а з а щ и т у в ы н о с я т с я с л е д у ю щ и е н а у ч н ы е

по л о ж е н и я

-аналитические зависимости параметров дигрессивной трансформации экосистем от уровня антропогенной нагрузки; исследование закономерностей реагирования дендроэкосистем на антропогенное воздействие;

-обоснование механизма формирования устойчивости деградирующих

-разработка концепции ландшафтно-экологического зонирования;

-разработка методологии планирования озеленения городских и пригородных территорий, базирующегося на многоуровневой дифференциации

городских ландшафтов, а также подбора ассортимента для городского озеленения.

2 СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ

Диссертация состоит из введения, трех глав, общих выводов, списка литературы из 264 наименований, в том числе 14 зарубежных работ. Работа изложена на 170 страницах машинописного текста, содержит 20 рисунков,

таблиц, _9 приложений

3 ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определена актуальность проблемы, сформулированы цели и задачи исследований, отмечены научная новизна и практическая значимость диссертационной работы.

Первая глава диссертации посвящена анализу современного состояния проблемы антропогенного воздействия на урбаногенный ландшафт. Урбаногенные ландшафты являются сложными эколого-техногенными составляющими региональных природных экосистем. [Дыренков, 1981; Антоны, 1987; Борхиди, 1987; Цукопп, Хенке, 1987; Людеман, 1987; Нумата, 1987; Горышина, 1991; Кучерявый и др, 1985; Синельщиков, 1992; Ибрагимов и др., 1991; Grey, Deneke, 1978; Muller, 1979; Borhidi, 1981; Zibirin, 1984; Vaiucek, 1987 и др.]. При длительном совокупном воздействии различных антропогенных факторов на городской территории происходит интеграция, унификация геосреды, что вызывает формирование на городских территориях новых флоротопологических комплексов. Важнейшей целью градостроительной деятельности на ее различных иерархических уровне является создание планировочных предпосылок для поддержания существующего и восстановления утраченного динамического равновесия природных систем данной территории в тесной связи с целевым назначением. Древесная растительность является основным планировочным средством по охране и улучшению городской среды, поддерживающим стабильность региональных ландшафтов.

Во второй главе освещаются особенности используемых автором подходов к исследованию урбаногенной трансформации природных экосистем.

Исследования проводились в два этапа: на первом этапе рассматривались механизмы функционирования нативных сообществ, на втором - изучались значительно деградированные экосистемы Нижнего Новгорода и Дзержинска. Были заложены 206 пробных площадей, находящихся в различных экологических условиях и на разных стадиях рекреационной дигрессии, выделяемых по 5-стадийной шкале, и 3 профиля. Указывался сукцессионный статус сообщества и коренной тип растительности. Такой подход позволил проводить изучение динамических процессов экосистем, выявление уровней их трансформации методами математической статистки в сообществах, находящихся на различных стадиях разукомплектования под воздействием сходного сочетания экологических факторов. Локальные изменения растительности под воздействием человека изучались с использованием биологических индикаторов.

Индекс антропотолерантности сообщества вычислялся по формуле, адаптированной автором для целей исследования:

где η - число видов;

а,-— степень антропотолерантности i - вида; сi - балл участия i - вида;

С - сумма баллов участия всех видов.

Антропотолерантность видов устанавливалась по 5-балльной шкале. Был разработан и использован индекс десильватизации (как мера отклонения от

равновесного состояния): :

(2)

где СД - степень десильватизации сообщества;

V- количество автохтонных видов;

L - количество аллахтонных видов в сообществе.

Третья глава посвящена изучению закономерностей динамики и

устойчивости основных типов лесных экосистем Нижегородского Поволжья, зонально обусловленных ландшафтных типов. Они обладают наибольшей экологической устойчивостью, а также являются эталонами максимально сбалансированных экологических конструкций, выполняющих роль защитного фитофильтра на техногенно освоенных территориях. Динамика перехода деградирующих экосистем на различные критические уровни в значительной степени зависит от типа коренной экосистемы, определяемой литогенной основой ландшафта. В процессе работы автором были установлены основные эмпирические зависимости характеристик экотопа от степени антропогенного воздействия (табл. 1).