Устойчивость – один из важнейших параметров любых систем, в том числе экологических. Устойчивость экосистем – это способность к самосохранению и саморегулированию в пределах, не превышающих определенных критических величин (пределов устойчивости), то есть способность ландшафтов сохранить свою функцию, равновесие и структуру в пространственно-временном масштабе при внешних и внутренних воздействиях. Оценка устойчивости территории является комплексной задачей, ее решение должно основываться не только на количественном описании взаимосвязанных природных процессов и антропогенных воздействий, но и на соотношении площадей различного функционального значения в пределах анализируемой территории. Проблемы расчётов экологической устойчивости территорий заключаются в сложности самого объекта изучения, неполноте статистических данных о состоянии экосистем, невозможности установить некоторые конкретные параметры и критерии устойчивости экосистем [6].
С практической точки зрения, оценка экологической устойчивости любой региональной территории необходима как основа для разработки предложений по ее системному хозяйственному и экологически устойчивому гармоничному развитию.
На данный момент большинство известных в ландшафтной экологии подходов оценки устойчивости природных комплексов остаются преимущественно качественными, с такими дефинициями, как устойчивость «слабая», «средняя», «высокая». Однозначной методики количественной оценки нет, хотя существуют авторские подходы в этой области [8].
Задачи исследования
Задачами исследования являются анализ методик определения устойчивости экосистем, выбор подхода, наиболее приемлемого для Талдомского района, расчеты устойчивости экосистем района и разработка предложений по улучшению экологической ситуации.
Объект исследования
Талдомский район находится в 120 км от г. Москвы, на севере Верхневолжской низменности, с преобладание высот от 125 до 50 м. Площадь территории – 1427 км2, численность населения – 48542 человека (на 01.01.2013 г.), из них 78 % проживают в городах. Транспортная инфраструктура района развита сильно и представлена автомобильными дорогами и железнодорожными путями общей протяженностью более 565 км. Интегральная оценка степени экологического неблагополучия по всем природным средам в Талдомском районе считается умеренно напряженной [10].
В Талдомском районе действует более 90 промышленных предприятий, таких, как заводы по производству легких металлических конструкций, асфальтобетона, предприятий пищевой промышленности. По данным комитета по охране окружающей среды, суммарный выброс вредных веществ в атмосферу составляет около 0,04 т/га [5].
По территории района протекают достаточно чистые реки Дубна и Хотча, впадающие в Волгу. В западной части района находится канал им. Москвы. На севере и северо-востоке района размещаются огромные озера: Кузнецовское, Золотая Вешка, Сальковское, имеется древнее реликтовое позднеледниковое Заболотское озеро (площадью около 2 км2). [3]
В последние годы отмечено ухудшение качества подземных вод, добываемых водозаборами Московской области, 80 % которых размещены в городах. Прослеживается увеличение количества случаев превышения ПДК по железу – более 45 % [2].
Почвы на территории района суглинистые и супесчаные дерново-подзолистые. В районе зарегистрировано более 350 садоводческих некоммерческих объединений [3].
Площадь лесов в районе составляет 40 – 50 % всей территории. В западной и юго-восточной части значительные площади занимают болота, часть массивов осушена [9, 10].
Талдомский район знаменит биосферным заказником «Журавлиная родина» общей площадью 11000 га. На территории района располагаются государственный природный заказник «Озеро Золотая Вешка» и заказник «Елово-широколиственного леса». С заказниками граничат памятники природы «Дубненская колония серых цапель», «Мельдинская колония сизых чаек», «Вязовники в долине реки Дубны в окрестностях села Троица-Вязники», а также заповедные лесные участки Хотченского лесничества [3].
В районе мало полезных ископаемых, но по запасам торфа данная территория занимает 2 место в Московской области [3].
Материалы и методы исследований
При анализе авторских методов и работ по количественным оценкам экологической устойчивости территорий авторами статьи были рассмотрены некоторые подходы российских исследователей к определению устойчивости различных экосистем последних 15 лет. Для использования «Методики расчетов индикаторов» А.С. Мартынова и В.В. Артюхова и проведения «Сравнительного анализа» по Т.А. Акимовой и В.В. Хаскину необходима информация об уровне утраты потенциала устойчивости систем, запасах биомассы, потенциале биопродуктивности, которая отсутствует для выбранного района исследований. В методике Н.В. Поповой оценка устойчивости ареалов выполняется без учета структурно-функционального зонирования территории. Подход Э.Г. Коломыца «Опыт регионального моделирования устойчивости лесных экосистем» заключается в количественном анализе устойчивости только лесов при климатических изменениях и при условиях лесохозяйственной деятельности. Подход Е.А. Власовой по «Количественной оценке уровня устойчивости экосистемы урбанизированных территорий» является весьма полным, но не содержит информации по определению поправочных коэффициентов [8].
Наиболее подходящей методикой для расчетов экологической устойчивости региональной территории (ЭУРТ) авторами выбрана «Экологическая устойчивость региональной территории» В.Б. Карева и Н.Т. Кавешникова (ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет природообустройства»). Расчеты проводятся с учетом соотношения площадей, занятых различными функциональными зонами, с учетом положительного и отрицательного воздействия их на окружающую среду (Кэурт1) и с учётом внутренних свойств и качественного влияния этих зон (Кэурт2). К элементам положительного воздействия на окружающую среду отнесены леса, особо охраняемые природные территории (ООПТ) и водные объекты. К элементам отрицательного воздействия на окружающую среду отнесены жилые зоны, сельскохозяйственные территории, болота [1].
Кэурт1 = ∑Sni / ∑Smj, где Sni – площади, занимаемые элементами положительного i-го воздействия на среду (км2 или га); Smj – отрицательного j-го воздействия (км2 или га).
Кэурт2 =∑ (Sj Kэj Kгм) / Sо, где Sj – площадь занятая j-м элементом; Kэj – коэффициент, характеризующий экологическое значение j-го элемента на среду; Кгм – коэффициент геолого-морфологической устойчивости рельефа (при расчетах принимается равным 1,0 для стабильного и 0,7 для нестабильного рельефа); Sо – площадь всей территории.
Оценки коэффициентов производят по определенным шкалам (табл. 1, 2). [1]
Таблица 1
Шкала оценки коэффициента ЭУРТ [1]
|
Кэурт1 |
Характеристика территории |
|
менее 0,5 |
Нестабильность хорошо выражена |
|
0,51…1,00 |
Состояние стабильное |
|
1,01…3,00 |
Состояние условно стабильное |
|
3,01 и более |
Стабильность хорошо выражена |
Таблица 2
Шкала оценки коэффициента ЭУРТ с учетом внутренних свойств и качественного состояния территории [1]
|
Кэурт2 |
Характеристика территории |
|
менее 0,33 |
Нестабильный |
|
0,34…0,50 |
Малостабильный |
|
0,51…0,66 |
Среднестабильный |
|
более 0,66 |
Стабильный |
Исходным картографическим материалом послужила мозаика космоснимков Талдомского района, созданная по результатам обработки космических снимков спутников компании «Scanex» в программе «SASPlanet» за 2007 – 2013 гг. На основе данной растровой подложки в ГИС «MapInfo Professional» созданы электронные слои всего спектра объектов с необходимой атрибутивной информацией. За базу взято структурно-функциональное зонирование территории района. Всего выделено 6 зон различного функционального значения: жилая – территории городских и сельских населенных пунктов (S = 94 км2); сельскохозяйственного назначения (S = 386 км2); лесные участки (S = 758 км2); водные объекты (S = 16 км2); болотные территории (S=56 км2), а также особо охраняемые территории (ООТ) (S = 155 км2).
Коэффициенты экологического значения, характеризующие влияние каждой функциональной зоны на окружающую среду, взяты из указанной методики либо рассчитаны самостоятельно и приняты для: водных территорий – 0,79; лесных территорий – 0,69; зон сельскохозяйственного назначения – 0,48; городских и сельских населенных пунктов – 0,03; особо охраняемых территорий – 0,55; болотных территорий – 0,40.
Коэффициент геолого-морфологической устойчивости рельефа для лесных и водных территорий, ООПТ принят равным 1,0 и характеризуется как стабильный; для жилой территории, зон сельскохозяйственного назначения и болотных территорий принят равным 0,7 как для нестабильных элементов ландшафта, подверженных антропогенному воздействию.
Результаты исследований и их обсуждение
Кэурт1 Талдомского района с учетом только площадей различных зон составил 1,73. Полученное значение коэффициента указывает на условно стабильное состояние рассматриваемой территории. Данная характеристика полученного значения показывает, что уже намечены некоторые сдвиги от естественного состояния, связанные с увеличением площадей, занятых элементами негативного экологического воздействия, например, такими, как территории сельскохозяйственного назначения, жилые зоны, болота.
Кэурт2 Талдомского района с учётом характеристик внутренних свойств и качественного состояния элементов территории составил 0,55. То есть региональная территория характеризуется среднестабильной устойчивостью, что связано не только со значительной площадью, занятой элементами негативного экологического воздействия, но и её антропогенной реорганизацией. На территории наблюдается и увеличение площадей точечной застройки, и разрастание районов с более сильной антропогенной нагрузкой. К таким районам относятся промышленные зоны с коммунальными и складскими объектами, территории площадных и линейных сооружений городского и внешнего транспорта, а также объекты социального и коммунально-бытового назначения.
По указанной методике [1] во временной динамике выполнены расчеты коэффициентов ЭУРТ для города Дубна Московской области, который находится в непосредственной близости от Талдомского района. Получен ярко выраженный нисходящий тренд снижения устойчивости территории г. Дубны за 65 лет (1956 – 2020 гг.). Характеры развития городской и районной территорий по своим направлениям и скоростям близки, что позволяет с большой долей вероятности предполагать подобное снижение устойчивости для территории Талдомского района лишь в более поздние сроки за счет большей площади территории и меньшей плотности населения. По приблизительным расчетам, по внутренним свойствам и качественному состоянию различных по функциям зон территория Талдомского района перейдет из среднестабильного состояния в малостабильное уже через 12 лет. В связи с этим фактом требуется безотлагательная разработка управленческих решений по экологически устойчивому развитию района [8].
Выводы
В ходе работы дана оценка экологической устойчивости экосистем Талдомского района в текущий момент времени, предпринята попытка прогноза развития ситуации по методу аналогий. В настоящее время экологическая устойчивость территории района характеризуется условно стабильным состоянием по соотношению площадей, занятых различными элементами, с учетом их положительного и отрицательного воздействия на окружающую среду. В то же время территория характеризуется среднестабильным состоянием с учетом биотехнических элементов, внутренних и внешних свойств различных функциональных зон.
Таким образом, на территории Талдомского района необходимо увеличение или хотя бы сохранение на существующем уровне площадей, занятых элементами положительного воздействия на окружающую среду. В первую очередь, это ООПТ, например, сохранение статуса заказника «Журавлиная родина», а также двух других государственных природных заказников, трех памятников природы и заповедных лесных участков. В современной концепции охраны природы ООПТ рассматриваются как элементы организации регионально адаптированного хозяйства, поддерживающие экологическое равновесие, а центральным объектом концепции стала функционально единая система ООПТ, в которой длительное существование природных сообществ обеспечено наличием экологических связей [7].
Территория района активно застраивается, и не все объекты, требующие этого, обеспечены территориальной охраной, в частности, Сущёвская пойма реки Дубны, соответствующая критериям отнесения к водно-болотным угодьям международного значения и подлежащая охране. Целесообразно повышение статуса охраны комплекса заказников в Дубненском природном массиве до государственного заповедника с одновременным созданием на прилегающих к нему территориях заказника «Журавлиная родина» [4].
Кроме того, необходимы сохранение площадей, занятых естественными экосистемами, и контроль за надлежащим состоянием лесов, так как угрозу данным территориям представляет расширение площадей садово-дачных посёлков. Должен проводиться мониторинг пожарной ситуации, поскольку район является высокопожароопасным благодаря наличию торфяников. Необходимо осуществление контроля качества вод в водных объектах, например, более детальный мониторинг вод рек Дубна, Сестра и Хотча, главной проблемой которых является сброс недостаточно очищенных вод и отсутствие в городах ливневой канализации. Необходимо включить Талдомский район в сеть Государственной службы наблюдения за состоянием окружающей среды, так как на данный момент на его территории нет постов наблюдения. В связи с тем, что известны основные источники загрязнения, концентрации загрязняющих веществ и общий уровень загрязнения, существует возможность построения эколого-климатических карт загрязнения атмосферного воздуха с разработкой предложений по расположению стационарных постов.
Анализ экологической устойчивости Талдомского района Московской области показал, что при нерациональном воздействии на природные экосистемы даже относительно благополучной региональной территории нарушаются законы внутреннего динамического равновесия. Закон равновесия действует как регулятор нагрузок на окружающую среду при условии, что не нарушены «баланс компонентный» и «баланс крупных территорий». Развитие территории необходимо сопровождать экологически взвешенными решениями.
Рецензенты:
Макаров О.А., д.б.н., профессор кафедры земельных ресурсов и оценки почв факультета почвоведения, ФГОУ ВПО «МГУ имени М.В. Ломоносова», г. Москва;
Судницын И.И., д.б.н., профессор кафедры экологии и наук о Земле факультета естественных и инженерных наук, ГБОУ ВПО МО «Международный университет природы, общества и человека «Дубна», г. Дубна.
Работа поступила в редакцию 10.06.2014.