Громцев Андрей Николаевич лаборатория ландшафтной экологии и охраны лесных экосистем доктор наук (специальность «лесоведение, лесоводство, лесные пожары и борьба с ними») , Карелия, Петрозаводск, ул. Пушкинская, 11, Институт леса Карельского научного центра РАН Тел. +7 (8142) Факс: +7 (8142)

Основы ландшафтной экологии таежных лесов (курс лекций)

Темы краткого курса лекций по ландшафтной экологии таежных лесов (15 тем ) 1. Введение. Ключевые понятия, теоретические основы, современное состояние и прикладное значение ландшафтной экологии таежных лесов. Учебная литература. 2. Общая характеристика лесного покрова. Ландшафтные особенности территории. Разработка ландшафтной карты. 3. Ландшафтные закономерности структуры лесного покрова на таежных территориях (на уровне фации, урочища и местности) 4. Ландшафтные закономерности структуры лесного покрова на таежных территориях (на уровне ландшафта и ландшафтных регионов) 5. Ландшафтные закономерности структуры лесного покрова на таежных территориях (общие положения) 6. Тенденции спонтанного развития тайги в голоцене. Пожары и ветровалы в первобытных таежных ландшафтах и их роль в спонтанной динамике лесов 7. История и особенности хозяйственного освоения таежных лесов 8. Последствия антропогеннойй трансформации таежных лесов и их ландшафтная специфика

9. Ландшафтные закономерности динамики лесного покрова (на разных стадиях антропогенных сукцессий) 10. Ландшафтные комплексы сукцессионных рядов лесной растительности (общие положения) 11. Ландшафтно-экологическое планирование как основа организации многоцелевого (много ресурсного) лесопользования. Бассейновый и ландшафтный подходы к оптимизации лесопользования 12. Районирование таежных лесов на ландшафтной основе по экологическим, ресурсным и хозяйственным критериям на ландшафтной основе 13. Современное состояние и перспективы создания сети охраняемых лесных территорий с коренными и эталонными лесами на основе принципа ландшафтной репрезентативности 14. Наиболее уязвимые леса: характеристика, картирование, меры по сохранению 15. Сохранение биоразнообразия в таежных ландшафтах

1.Введение. Ключевые понятия, теоретические основы, современное состояние и прикладное значение ландшафтной экологии таежных лесов Учебная литература.

Ключевые понятия Географический ландшафт – « …генетически однородная территория, на которой наблюдается закономерное и типическое повторение одних и тех же взаимосвязанных сочетаний : геологического строения, форм рельефа, поверхностных и подземных вод, микроклиматов, почвенных разностей, фито- и зооценозов» (Солнцев, 1948).Три принципиальных подхода к пониманию ландшафта: «географический» (классический – в пределах «вечных» природных границ), «антропогенной- конструированный» (прагматический- преобразованная человеком территория без природных рубежей), «пейзажный» (дилетантский – то, что вижу- пейзаж). Экосистема – безразмерное понятие (от аквариума до биосферы Земли) – « любое сообщество живых существ и его среда обитания, объединенные в функциональное целое из-за взаимозависимости и причинно-следственных связей существующих между отдельными экологическими компонентами» (Реймерс, Яблоков, 1982). Биогеоценоз – « совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая свою особую специфику взаимодействий этих слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и представляющая собой внутренне противоречивое диалектическое единство, находящееся в постоянном движении, развитии» (Сукачев, 1964).

Со второй половины ХХ века исследования лесов успешно развиваются на базе биогеоценотической концепции В.Н.Сукачева, в том числе с использованием лесов типологической основы. Однако по мере накопления материалов все очевидней становилась необходимость исследования лесного покрова и на надбиогеоценозном уровне. Это связано с тем, что структура и динамика БГЦ во многом определяются его положением в естественным образом организованных территориально-функциональных единствах более высоких таксономических рангов. Такие исследования особенно актуальны на таежных территориях России, где в настоящее время происходит тотальная антропогенная трансформация лесного покрова в результате широкомасштабных сплошных рубок, гидролнсомелиоративных работ, аграрного освоения, атмосферного загрязнения, строительства инженерно-технических сооружений, разработки минеральных ресурсов и др. Это вызывает адекватные изменения биоты и окружающей среды в целом. В данных условиях для поиска вариантов таежного природопользования сбалансированного по экологическим и экономическим параметрам возникла необходимость в оперировании не отдельными пространственно разобщенными лесными участками, а целыми территориями - в их тех или иных естественных границах. Для этого необходимы исследования и прикладные разработки в области ландшафтной экологии лесов – экологии лесных массивов (биогеоценотических комплексов) в пределах географических ландшафтов, на под- и надбландшафтном уровне.

Теоретические основы и общие подходы В России широко известно учение о геосистемах В.Б.Сочавы (1972, 1978 и др.), который под геосистемой понимает "...земное пространство всех размерностей, где отдельные компоненты природы находятся в системной связи друг с другом и как определенная целостность взаимодействуют с космической сферой и человеческим обществом". Автор предлагает двухрядный принцип классификации геосистем, основанный на их двойственном начале. С одной стороны, это гомогенные целостности (геометры), с другой стороны, они гетерогенные (геохоры). Посредством этой методологии В.Б.Сочава разработал целую классификационную систему из 11 уровней, объединяемую в планетарный, региональный и топологический порядок размерности.

Впрочем при проведении экологических исследований эта система не получила сколько-нибудь заметного распространения, по-видимому, вследствие ее сложности, главным образом, терминологической. В России это одна из самых известных крупных работ, где сделана попытка предложить универсальную систему структурно-функциональной организации природных систем на основе синтеза географического и экологического подходов.

Традиционное ландшафтоведение Ландшафт рассматривается как территория с закономерно повторяющимися сочетаниями форм рельефа и четвертичных отложений преимущественно одного генезиса и обусловленных ими гидрологических условий, почвенных разностей, растительных группировок, а также со специфическим фаунистическим комплексом. В основу этого представления положено классическое определение ландшафта Н.А.Солнцева (1948). Далее ландшафт очень четко иерархически дифференцируется на местности, урочища и фации. Не пытаясь даже в общих чертах охарактеризовать современное состояние этого крупнейшего раздела физической географии, остановимся лишь на проблемах интеграции этого подхода с экологической концепцией организации природных систем.

Тенденции "экологизации" ландшафтоведения и "географизации" экологии Система ландшафтных единиц, разработанная в отечественном ландшафтоведении, дает достаточные методические основания для организации экологических исследований природных систем на разных уровнях их организации, в том числе ландшафтных закономерностей структурно-функциональной организации отдельных компонентов экосистем. На более высоких ( чем биогеоценоз-фация ) уровнях начинают проявляться новые "эмерджентные" свойства экосистем как следствие их иерархической организации. Суть принципа эмерджентности заключается в том, что по мере объединения компонентов или самих сообществ в более крупные территориально-функциональные единицы в последних возникают новые качества, отсутствующие на предыдущем уровне.

Ландшафтоведам необходимы специализированные (экологические) исследования наиболее уязвимых к антропогенным воздействиям биотических компонентов ландшафта и многоаспектная экологическая трактовка результатов традиционных ландшафтных исследований для реализации их результатов в практике природопользования. Биогеоценологи, нуждаются в разработанной системе территориальных единиц биогеоценотического покрова (от биогеоценоза до биогеоценотической оболочки Земли). В начале формирования этих областей естествознания в биогеоценологии внимание устремилось на взаимодействия и взаимосвязи между компонентами внутри биогеоценоза, в то время, как в ландшафтоведении приоритет отдавался исследованию закономерностей дифференциации земной поверхности на природно-территориальные комплексы разного ранга. Однако по мере развития этих отраслей естествознания, все более отчетливо стала проявляться искусственность размежевания и необходимость создания единой теории организации и функционирования природных систем и оптимизации на этой основе многообразных видов природопользования. Применительно к лесной экологии наиболее перспективным является интеграция классических ландшафтного и биогеоценотического подходов.

Проблемы классификации лесов, исследование их структуры и динамики в ландшафтных аспектах В б. СССР до недавнего времени ландшафтные закономерности структуры и динамики лесного покрова затрагивались сравнительно ограниченным кругом исследователей. Однако во второй половине 1980-начале 1990-х гг. количество работ, прямо или косвенно выходящих на эти проблемы, начинает нарастать. В теоретическом плане данный вопрос поднимался еще классиком отечественного лесоведения и лесоводства Г.Ф.Морозовым (1949), который указывал, что "лес нельзя понять... вне изучения той внешней физико- географической обстановки, в которую леса погружены, и с которой они составляют одно неотъемлемое целое". И далее: "лес и его территория должны для нас слиться в единое целое. Не только, конечно, лес без территории немыслим в чисто внешнем смысле этого слова, но и действительно, не зная свойств территории, совершенно немыслимо хоть сколько-нибудь понять причины того или иного состава леса, многоликих его морфологических особенностей и образа жизни".

Б.П.Колесников (1974, 1985) утверждает, что "в природе закономерно повторяющиеся в пространстве участки определенных типов леса образуют лесные массивы. Их типологическая структура закономерна и определяется зонально- географическим положением, особенностями морфоструктуры земной поверхности". Они также подлежат типизации и классификации... прежде всего лесные массивы это ландшафтные комплексы или геосистемы". «Каждый лесной ценоз не может быть представлен изолированно от территории, на которой он развивается, не может рассматриваться вне связи с окружающим ландшафтом".

Уже длительное время ландшафтная основа весьма эффективно используется при дистанционном зондировании таежных территорий. Специалисты в области дистанционных методов убеждены в том, что пользуясь системой морфоструктурных единиц, можно проводить анализ природной организации любой лесной территории (Киреев, 1977). «Морфологическая классификация экосистем на разных масштабных уровнях строится на ландшафтной основе" (Виноградов, 1984), а "прогноз состояния лесного покрова... может осуществляться на уровне различных географических единиц"(Седых, 1991,). «Лесоведение одно из первых ввело систему элементарных биогеоценотических единиц (типов леса), однако до сих пор для лесной зоны не четких пространственных структур на более высоких надфитоценотических уровнях" (Виноградов, 1980).

Ландшафтная экология С начала 1980-х гг. начинается активный процесс формирования ландшафтной экологии, принявший наиболее четкие организационные формы в Западной Европе. К.Тролль (1972), впервые предложивший термин "ландшафтная экология", считает, что это направление включает в себя "изучение данного района в соответствии с его естественной регионально-экологической последовательностью (структурой) и с его основными причинными взаимоотношениями на каждом участке (экотопе)". В задачи ландшафтной экологии входит изучение структуры, функционирования и изменения гетерогенной земной поверхности, сложенной взаимодействующими экосистемами.

Эта наука признается как "междисциплинарное научное направление... на стыке географического ландшафтоведения и биологической экологии" Ландшафт здесь является основным объектом изучения, однако его четкое определение, согласованное между всеми специалистами в данной области, пока отсутствует R.Forman и M.Godron (1986) замечают по этому поводу: "... экология, особенно в течение последних десятилетий, была сфокусирована на вертикальных связях, т.е. связях между растениями, животными, воздухом, водой, почвой в пределах относительно однородной территориальной единицы. Напротив, то, чем занимается ландшафтная экология фокусируется на горизонтальных связях между территориальными единицами". Эта наука, по мнению вышеупомянутых авторов, исследует: 1) структуру ландшафта и территориальные связи между экосистемами; 2) функции или взаимодействия между территориальными элементами, т.е. потоки энергии, веществ и видов; 3) изменение структуры и функций экологической мозаики во времени.

Аналогичный подход развивается в настоящее время в биогеографии, где главной целью провозглашается создание теории организации экосистем на локальном, региональном и глобальном уровнях как основы для управления состоянием окружающей среды и ее возобновимых ресурсов.

Прикладные аспекты ландшафтно-экологических исследований У физико-географов ландшафтная основа традиционно используется при ландшафтном планировании для решении самых различных прикладных задач, в т.ч. при ресурсном и рекреационном районировании, инженерно- экологическом зонировании. Ландшафтная основа применяется при исследовании эдафических особенностей произрастания лесообразующих пород, составлении кадастра лесных ресурсов, карт защитных и ресурсных функций растительного покрова, анализа продуктивности древесных пород и возобновления леса, оценки ресурсов лесных охотничьих животных и птиц, организации сети охраняемых территорий.

Уже в гг. появляется целая серия работ, где ландшафтная основа непосредственно используется для изучения закономерностей структуры и динамики лесного покрова, главным образом с целью оптимизации лесного хозяйства. Авторы отмечают, что необходим новый метод лесоустройства, основанный на ограниченном сочетании естественно-исторических (природных) особенностей устраиваемых объектов с народнохозяйственной ролью конкретных лесных массивов... в условиях интенсификации лесного хозяйства для более тонкого и глубокого отражения характера различных категорий земель следует шире и основательнее внедрять природную (ландшафтную) терминологию. Они подтверждают "…необходимость организации лесного хозяйства на ландшафтно-типологической основе, и, следовательно, в разработке теоретической базы с использованием всех аспектов этой важной народнохозяйственной и экологической проблемы (Зиганшин, 1986).

Другие авторы утверждают, что «наиболее прогрессивное лесное хозяйство примеры которого осуществляются в модельных лесах, основывается на принципах ландшафтно- экологического планирования. Это не что иное, как планирование многоцелевого лесного хозяйства на принципах устойчивого управления лесами с учетом решения экологических проблем и многостороннего использования леса» (Неволин и др., 2003, с.124). «К настоящему времени разработаны различные программы, для решения задач ландшафтного планирования, проектирования и управления. Особое место оно занимает в ландшафтном управлении лесами и сертификации лесного хозяйства, призванного гарантировать соответствие планов использования древесины и восстановления запасов естественной емкости лесов» (Хорошев и др., 2006, с. 18).

В Канаде ландшафтная основа для классификации лесов независимо от европейских подходов разрабатывается уже с 50-х гг.(Hills, 1952,1961; Wilken,1986, Racey et al,1996 и многие другие). В частности, в последней работе приводится подробная "экологическая классификация земель" применительно к условиям северо- западного Онтарио, поразительно совпадающая с отечественной системой ландшафтных единиц.

В Северной Европе с начала 90-х гг. начинается активный процесс обсуждения и практической реализации на модельных территориях концепции ландшафтно- экологического планирования лесопользования. В его основу положено достижение двух равноценных целей – интенсивного промышленного использования лесов и сохранения биологического разнообразия и окружающей среды. В Швеции, например, предложены три и четыре модели такого подхода. В принципе они ориентированы на сохранение редких и исчезающих видов организмов и создание определенной территориальной системы участков с различным режимом охраны применительно к территориям на разных стадиях антропогеннойй трансформации. В Финляндии реализуется принципиально сходная концепция ландшафтно-экологического планирования. К 2000 году все государственные леса, обслуживаемые Лесной и парковой службой, были охвачены такого рода планированием лесопользования. Впрочем, в Северной Европе объектами для этой работы являются территории в пределах от несколько сот до га исключительно в административных границах, в основном, связанных с правом собственности на землю.

Учебная литература Виноградов Б.В. Ландшафтная экология М., с. Громцев А.Н. Ландшафтная экология таежных лесов: теоретические и прикладные аспекты. Петрозаводск, с. Громцев А.Н. Основы ландшафтной экологии европейских таежных лесов России. Петрозаводск. Карельский научный центр РАН с. Киреев Д.М. Эколого-географические термины в лесоведении. Новосибирск, с. Киреев Д. М. Лесное ландшафтоведение. Учебное пособие. Лесотехническая академия, СПб, с. Киреев Д.М. Лесное ландшафтоведение. Учебное пособие. Лесотехническая академия, СПб, с. Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах. Новосибирск, с. Forman R.T.T., Godron M. Landscape ecology. N.-J.: John Wiley Sous, p.

А.Н.Громцев Основы ландшафтной экологии европейских таежных лесов России 2008 Монография размещена на сайте Института леса Института леса Карельского научного центра РАН - раздел «Публикации» за 2008 г. Основы ландшафтной экологии европейских таежных лесов России Основы ландшафтной экологии европейских таежных лесов России (pdf. 54 Mb)