3.5 Методика. Деградация наземных экосистем
3.5. Деградация наземных экосистем 
Оценка степени деградации экосистемы проводится по критериям, которые определяют негативные изменения в структуре и функционировании экосистем и учитывают их пространственную дифференциацию по степени нарушенности, а также динамику процессов деградации (таблица 3.5.1).
Структурно-функциональные изменения в состоянии природных экосистем, несмотря на их различную степень устойчивости, характеризуются однотипными показателями. В зоне чрезвычайной экологической ситуации состояние экосистем характеризуется изменением в соотношении основных трофических групп при снижении (или увеличении) удельной массы одной из групп в пределах 20 - 50%, при этом происходит нарушение взаимосвязей внутри экосистемы, но процессы деградации еще не принимают необратимый характер. В зонах экологического бедствия состояние экосистем характеризуется снижением (или увеличением) удельной массы одного из трофических звеньев более чем на 50%. Нарушения взаимосвязей внутри экосистемы носят необратимый характер, экосистема теряет средо- и ресурсовоспроизводящие функции.
При оценке экологического состояния территории необходимо учитывать как площадь проявления негативных изменений (т.к. при равной степени деградации участка территории возможность восстановления обратно пропорциональна его площади), так и пространственную неоднородность распределения участков разной степени деградации на исследуемой территории.
Скорость деградации экосистем рассчитывается по 5 - 10-летним рядам наблюдений. Особенно важно оценивать направленность и скорость деградации экосистем при напряженной экологической ситуации для прогноза ухудшения экологической обстановки и проведения мероприятий по ее стабилизации и улучшению.
Таблица 3.5.1
Критерии оценки деградации наземных экосистем
┌──────┬──────────────────────┬───────────────────────────┬───────────────┐ │ N N │ Показатели │ Параметры │Относительно │ │ п/п │ ├─────────────┬─────────────┤удовлетвори- │ │ │ │экологическое│чрезвычайная │тельная │ │ │ │бедствие (ст.│экологическая│ситуация │ │ │ │ 59) │ситуация (ст.│ │ │ │ │ │ 58) │ │ ├──────┼──────────────────────┼─────────────┼─────────────┼───────────────┤ │ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │ 5 │ ├──────┼──────────────────────┼─────────────┼─────────────┼───────────────┤ │ │ Основные показатели │ │ │ │ │1. │Пространственные │ │ │ │ │ │признаки │ │ │ │ ├──────┼──────────────────────┼─────────────┼─────────────┼───────────────┤ │1.1. │Площади │ │ │ │ │ │деградированных │ │ │ │ │ │территорий, %: │ │ │ │ ├──────┼──────────────────────┼─────────────┼─────────────┼───────────────┤ │1.1.1.│не представляющие │более 75 │50 - 75 │менее 5 │ │ │непосредственной │ │ │ │ │ │угрозы человеку │ │ │ │ │ │(отвалы нетоксичных │ │ │ │ │ │пород; карьеры, │ │ │ │ │ │деградир. с.-х. и │ │ │ │ │ │лесные угодья); │ │ │ │ ├──────┼──────────────────────┼─────────────┼─────────────┼───────────────┤ │1.1.2.│представляющие угрозу │более 50 │20 - 50 │менее 1 │ │ │разрушения зданий и │ │ │ │ │ │сооружений │ │ │ │ │ │(антропогенные │ │ │ │ │ │просадки, оползни, │ │ │ │ │ │разломы, военные │ │ │ │ │ │полигоны и др.); │ │ │ │ ├──────┼──────────────────────┼─────────────┼─────────────┼───────────────┤ │1.1.3.│отвалы токсичных │более 20 │5 - 20 │менее 0,1 │ │ │пород, изолированные │ │ │ │ │ │от грунтовых вод, с │ │ │ │ │ │возможностью переноса │ │ │ │ │ │частиц по воздуху, │ │ │ │ │ │посредством стока в │ │ │ │ │ │поверхностные водоемы │ │ │ │ │ │и водотоки; │ │ │ │ ├──────┼──────────────────────┼─────────────┼─────────────┼───────────────┤ │1.1.4.│карьерные выемки и │более 5 │менее 5 │отсутствуют │ │ │отвалы токсичных пород│ │ │ │ │ │с угрозой загрязнения │ │ │ │ │ │грунтовых вод │ │ │ │ │ │(грунтовые воды не │ │ │ │ │ │защищены) │ │ │ │ ├──────┼──────────────────────┼─────────────┼─────────────┼───────────────┤ │1.2. │Расчленность │2,5 │0,7 - 2,5 │1 │ │ │территории оврагами, │ │ │ │ │ │км/кв. км │ │ │ │ ├──────┼──────────────────────┼─────────────┼─────────────┼───────────────┤ │2. │Динамические признаки │ │ │ │ ├──────┼──────────────────────┼─────────────┼─────────────┼───────────────┤ │2.1. │Скорость деградации │более 4 │2 - 4 │менее 0,5 │ │ │наземных экосистем, % │ │ │ │ │ │площади в год │ │ │ │ ├──────┼──────────────────────┼─────────────┼─────────────┼───────────────┤ │2.2. │Скорость увеличения │более 8 │5 - 8 │менее 2 │ │ │площади сбитых │ │ │ │ │ │пастбищ, % площади в │ │ │ │ │ │год │ │ │ │ ├──────┼──────────────────────┼─────────────┼─────────────┼───────────────┤ │2.3. │Скорость уменьшения │более 7,5 │3,5 - 7,5 │менее 1 │ │ │годовой продукции │ │ │ │ │ │растительности, % в │ │ │ │ │ │год │ │ │ │ ├──────┼──────────────────────┼─────────────┼─────────────┼───────────────┤ │2.4. │Скорость уменьшения │более 7 │3 - 7 │менее 0,5 │ │ │содержания │ │ │ │ │ │органического вещества│ │ │ │ │ │почвы, % в год │ │ │ │ ├──────┼──────────────────────┼─────────────┼─────────────┼───────────────┤ │2.5. │Скорость сработки │более 40 │10 - 40 │менее 1 │ │ │(минерализации) торфа,│ │ │ │ │ │мм/год │ │ │ │ ├──────┼──────────────────────┼─────────────┼─────────────┼───────────────┤ │2.6. │Скорость увеличения │более 5 │2 - 5 │менее 1 │ │ │площади засоленных │ │ │ │ │ │почв, % в год │ │ │ │ ├──────┼──────────────────────┼─────────────┼─────────────┼───────────────┤ │2.7. │Скорость увеличения │более 5 │2 - 5 │менее 0,5 │ │ │площади эродированных │ │ │ │ │ │почв, % площади в год │ │ │ │ ├──────┼──────────────────────┼─────────────┼─────────────┼───────────────┤ │2.8. │Скорость увеличения │более 4 │2 - 4 │менее 0,5 │ │ │площади подвижных │ │ │ │ │ │песков, % площади в │ │ │ │ │ │год │ │ │ │ ├──────┼──────────────────────┼─────────────┼─────────────┼───────────────┤ │2.9. │Скорость увеличения │более 1 │0,3 - 1,0 │менее 0,1 │ │ │относительной площади │ │ │ │ │ │земель с │ │ │ │ │ │неблагоприятными │ │ │ │ │ │агромелиоративными │ │ │ │ │ │условиями, % от │ │ │ │ │ │площади ценных │ │ │ │ │ │сельскохозяйственных │ │ │ │ │ │угодий в год │ │ │ │ ├──────┼──────────────────────┼─────────────┼─────────────┼───────────────┤ │ │Дополнительные │ │ │ │ │ │показатели │ │ │ │ ├──────┼──────────────────────┼─────────────┼─────────────┼───────────────┤ │1. │Соотношение площадей │ │ │ │ │ │разной степени │ │ │ │ │ │нарушенности │ │ │ │ │ │экосистем, % │ │ │ │ ├──────┼──────────────────────┼─────────────┼─────────────┼───────────────┤ │ │- слабо и │менее 20 │менее 30 │менее 70 │ │ │среднеизмененные, │ │ │ │ ├──────┼──────────────────────┼─────────────┼─────────────┼───────────────┤ │ │- сильно измененные, │более 40 │более 40 │менее 10 │ ├──────┼──────────────────────┼─────────────┼─────────────┼───────────────┤ │ │- очень сильно │более 30 │менее 30 │менее 5 │ │ │измененные │ │ │ │ ├──────┼──────────────────────┼─────────────┼─────────────┼───────────────┤ │2. │Структурно- │необратимое │нарушение │возможны │ │ │функциональные │нарушение │структуры │отдельные │ │ │характеристики │взаимосвязи │сообществ без│признаки │ │ │состояния экосистем │внутри │необратимых │деградации │ │ │ │экосистем │процессов в │ряда │ │ │ │ │экосистемах │компонентов в │ │ │ │ │ │экосистемах │ │ │ │ │ │соотношение │ │ │ │ │ │практически │ ├──────┼──────────────────────┼─────────────┼─────────────┼───────────────┤ │3. │Трофическая структура │увеличение │увеличение │постоянно │ │ │- изменение удельной │удельной │удельной │(колебания в │ │ │массы │массы │массы │пределах │ │ │ │фитофагов на │фитофагов │нормы) │ │ │ │50%, │на 20%, │ │ │ │ │уменьшение │уменьшение │ │ │ │ │удельной │удельной │ │ │ │ │массы │массы │ │ │ │ │зоофагов и │зоофагов и │ │ │ │ │сапрофагов на│сапрофагов на│ │ │ │ │50% │20% │ │ └──────┴──────────────────────┴─────────────┴─────────────┴───────────────┘
3.5.1. Растительный мир
Растительность как биотический компонент любой природной экосистемы играет решающую роль в структурно-функциональной организации экосистемы и определении ее границ.
Растительность не только весьма чувствительна к нарушениям окружающей среды, но и наиболее наглядно отражает изменения экологической обстановки территории в результате антропогенного воздействия. Критерии оценки состояния растительности различаются в зависимости от географических условий и типов экосистем (таблица 3.5.1.1). При этом учитываются негативные изменения как в структуре растительного покрова (уменьшение площади коренных ассоциаций, изменение лесистости), так и на уровне растительных сообществ и отдельных видов (популяций): изменение видового состава, ухудшение ассоциированности и возрастного спектра ценопопуляций доминантов.
Плотность популяции видов-индикаторов - один из важнейших показателей состояния экосистемы, высокочувствительный к основным антропогенным факторам. В результате антропогенного воздействия плотность популяции отрицательных видов-индикаторов будет снижаться, а положительных видов-индикаторов - возрастать. Пороговым значением антропогенной нагрузки следует считать снижение (или повышение) плотности популяции вида-индикатора на 20%, а критическим значением - на 50%.
Одним из существенных параметров ценопопуляций (ЦП) является возрастной аспект - доля участия в ЦП особей разных возрастных состояний. Возрастные состояния устанавливаются либо на основании комплекса морфологических признаков, либо на основе абсолютного возраста в тех случаях, когда его определение не представляет особых затруднений.
Параметр реагирует на разные формы антропогенных воздействий - как прямых (выпас, рубки, техногенные воздействия), так и опосредованно - через изменение экотопа.
Состояние растительности можно рассматривать как индикатор уровня антропогенной нагрузки на природную среду обитания (повреждение древостоев или хвои техногенными выбросами, уменьшение проективного покрытия и продуктивности пастбищной растительности).
Изменение проективного покрытия происходит в результате различных типов антропогенного воздействия на растительность, главными из которых являются механическое нарушение фитоценоза (выпас, рекреация и т.д.) и химическое воздействие, приводящее к изменению жизненного состояния видов популяций через изменение процессов метаболизма и водного баланса.
Уменьшение запаса древесины основных лесообразующих пород свидетельствует о процессе деградации лесных экосистем в результате неудовлетворительной лесохозяйственной деятельности.
Лесные пожары являются опасным фактором, приводящим к деградации значительных площадей лесных экосистем. Обширные гари, на которых не происходит восстановление леса в течение не менее 10 лет, являются признаком необратимых изменений в экосистеме.
При оценке состояния лесных культур необходимо учитывать региональные особенности территории, прежде всего возможность естественного возобновления леса.
Некоторые критерии состояния агроценозов свидетельствуют о неблагополучной экологической обстановке территории в целом: развитие вредителей на посевах, гибель посевов и др. При использовании данных критериев необходимо обязательно указать причины гибели посевов и показать на карте ареалы негативных изменений.
Повреждение растительности заповедников свидетельствует об изменениях в среде обитания, имеющих субрегиональный и региональный характер. Изменения качественных и количественных характеристик растительного покрова могут быть объективно интерпретированы только в сравнении с естественным состоянием растительных сообществ. При этом под фоновыми понимаются относительно ненарушенные участки, аналогичные по своим природно-ландшафтным характеристикам исследуемой территории.
Таблица 3.5.1.1
Состояние растительности как индикатора экологического
состояния территории
┌───┬─────────────────────┬───────────────────────────────┬───────────────┐ │N N│ Показатели │ Параметры │Относительно │ │п/п│ ├─────────────┬─────────────────┤удовлетвори- │ │ │ │экологическое│ чрезвычайная │тельная │ │ │ │бедствие (ст.│ экологическая │ситуация │ │ │ │ 59) │ситуация (ст. 58)│ │ ├───┼─────────────────────┼─────────────┼─────────────────┼───────────────┤ │1. │Уменьшение │более 50 │25 - 50 │менее 10 │ │ │биоразнообраэия │ │ │ │ │ │(индекс разнообразия │ │ │ │ │ │Симпсона, в % от │ │ │ │ │ │нормы) │ │ │ │ ├───┼─────────────────────┼─────────────┼─────────────────┼───────────────┤ │2. │Плотность популяции │более (менее)│более (менее) 20 │более (менее) │ │ │вида-индикатора │50 │- 50 │20 │ │ │антропогенной │ │ │ │ │ │нагрузки, % │ │ │ │ ├───┼─────────────────────┼─────────────┼─────────────────┼───────────────┤ │3. │Площадь коренных (или│менее 5 │менее 30 │более 80 │ │ │квазикоренных) │ │ │ │ │ │ассоциаций, % от │ │ │ │ │ │общей площади │ │ │ │ ├───┼─────────────────────┼─────────────┼─────────────────┼───────────────┤ │4. │Видовой состав │уменьшение │господствующие │естественная │ │ │естественной │обилия │виды сменились на│смена │ │ │травянистой │вторичных │вторичные │доминантов, │ │ │растительности │видов │ │субдоминантов и│ │ │ │ │ │характерных │ │ │ │ │ │видов │ ├───┼─────────────────────┼─────────────┼─────────────────┼───────────────┤ │5. │Возрастной спектр │менее 0,1 │0,1 - 0,3 │более 0,5 │ │ │ценопопуляции │ │ │ │ │ │доминантов, │ │ │ │ │ │возобновление в │ │ │ │ │ │относит. ед. │ │ │ │ ├───┼─────────────────────┼─────────────┼─────────────────┼───────────────┤ │6. │Лесистость, % от │менее 10 │менее 30 │более 90 │ │ │оптимальной │ │ │ │ │ │(зональной) │ │ │ │ ├───┼─────────────────────┼─────────────┼─────────────────┼───────────────┤ │7. │Запас древесины │менее 30 │30 - 60 │более 80 │ │ │основных │ │ │ │ │ │лесообразующих │ │ │ │ │ │пород, % от │ │ │ │ │ │нормального │ │ │ │ ├───┼─────────────────────┼─────────────┼─────────────────┼───────────────┤ │8. │Повреждение │более 50 │30 - 50 │менее 5 │ │ │древостоев │ │ │ │ │ │техногенными │ │ │ │ │ │выбросами, % от общей│ │ │ │ │ │площади │ │ │ │ ├───┼─────────────────────┼─────────────┼─────────────────┼───────────────┤ │9. │Повреждение хвойных │более 50 │30 - 50 │менее 5 │ │ │пород техногенными │ │ │ │ │ │выбросами │ │ │ │ │ │(повреждение хвои), %│ │ │ │ ├───┼─────────────────────┼─────────────┼─────────────────┼───────────────┤ │10.│Заболевание │более 50 │30 - 50 │менее 10 │ │ │древостоев, % │ │ │ │ ├───┼─────────────────────┼─────────────┼─────────────────┼───────────────┤ │11.│Гибель лесных │более 70 │50 - 70 │менее 5 │ │ │культур, % от площади│ │ │ │ │ │лесокультурных работ │ │ │ │ ├───┼─────────────────────┼─────────────┼─────────────────┼───────────────┤ │12.│Площадь гари, не │более 10 тыс.│5 - 10 тыс. га │- │ │ │облесившейся в │га │ │ │ │ │течение не менее 10 │ │ │ │ │ │лет │ │ │ │ ├───┼─────────────────────┼─────────────┼─────────────────┼───────────────┤ │13.│Площадь посевов, │более 50 │20 - 50 │менее 10 │ │ │поврежденных │ │ │ │ │ │вредителями, % от │ │ │ │ │ │общей площади │ │ │ │ ├───┼─────────────────────┼─────────────┼─────────────────┼───────────────┤ │14.│Гибель посевов, % от │более 30 │15 - 30 │менее 5 │ │ │общей площади │ │ │ │ ├───┼─────────────────────┼─────────────┼─────────────────┼───────────────┤ │15.│Проективное покрытие │менее 10 │10 - 50 │более 80 │ │ │пастбищной │ │ │ │ │ │сухостепной и │ │ │ │ │ │полупустынной │ │ │ │ │ │растительности, % от │ │ │ │ │ │нормальной │ │ │ │ ├───┼─────────────────────┼─────────────┼─────────────────┼───────────────┤ │16.│Продуктивность │менее 5 │5 - 30 │более 80 │ │ │пастбищной │ │ │ │ │ │растительности, % от │ │ │ │ │ │потенциальной │ │ │ │ ├───┼─────────────────────┼─────────────┼─────────────────┼───────────────┤ │17.│Изменение ареалов │исчезновение │разделение и │отсутствует │ │ │редких видов │ареала │сокращение │ │ │ │ │ │площади ареала │ │ ├───┼─────────────────────┼─────────────┼─────────────────┼───────────────┤ │18.│Повреждение │вызывающие │вызывающие смены │фенотипические,│ │ │растительности │смены │ассоциаций │не вызывающие │ │ │заповедников │формаций │ │смены │ │ │ │ │ │ассоциаций │ ├───┼─────────────────────┼─────────────┼─────────────────┼───────────────┤ │19.│Площадь зеленых │менее 10 │10 - 30 │более 90 │ │ │насаждений (на │ │ │ │ │ │человека в крупных │ │ │ │ │ │городах и │ │ │ │ │ │промышленных │ │ │ │ │ │центрах), % от │ │ │ │ │ │нормативного │ │ │ │ └───┴─────────────────────┴─────────────┴─────────────────┴───────────────┘
3.5.2. Животный мир
Критерии и показатели состояния животного мира рассматриваются на уровне зооценоза и отдельных видов животных (популяций) (таблица 3.5.2.1).
Изменение разнообразия как критерий оценок состояния зооценоза в целом необходимо рассчитывать, учитывая, что данный критерий связан с оценкой обилия, а численность многих животных подвержена циклическим изменениям.
Таблица 3.5.2.1
Состояние фауны
и изменения генофонда животных как индикатор
экологического состояния территории
┌───┬─────────────────────┬───────────────────────────────┬───────────────┐ │N N│ Показатели │ Параметры │Относительно │ │п/п│ ├─────────────┬─────────────────┤удовлетвори- │ │ │ │экологическое│ чрезвычайная │тельная │ │ │ │бедствие (ст.│ экологическая │ситуация │ │ │ │ 59) │ситуация (ст. 58)│ │ ├───┼─────────────────────┼─────────────┼─────────────────┼───────────────┤ │ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │ 5 │ ├───┼─────────────────────┼─────────────┼─────────────────┼───────────────┤ │1. │Уменьшение │более 50 │25 - 50 │менее 5 │ │ │биоразнообразия, % от│ │ │ │ │ │исходного │ │ │ │ ├───┼─────────────────────┼─────────────┼─────────────────┼───────────────┤ │2. │Плотность популяции │более │более (менее) 20 │менее (более) │ │ │вида-индикатора │(менее) 50 │- 50 │20 │ │ │антропогенной │ │ │ │ │ │нагрузки, % │ │ │ │ ├───┼─────────────────────┼─────────────┼─────────────────┼───────────────┤ │3. │Уменьшение │более или │от 3 до 10 │менее 2 │ │ │численности │равно 10 │ │ │ │ │(плотности) │ │ │ │ │ │охотничье-промысловых│ │ │ │ │ │видов животных (в том│ │ │ │ │ │числе дикого │ │ │ │ │ │северного оленя, │ │ │ │ │ │сайгака), число раз │ │ │ │ │ │от нормального │ │ │ │ └───┴─────────────────────┴─────────────┴─────────────────┴───────────────┘
Необходимо определить временной шаг для оценки, сравнивая 10-летние периоды. Оценка разнообразия проводится по критерию Симпсона (D), который рассчитывается по формуле:
1
D = -------------, (11)
2 2
P + ... + P
1 n
где: P1 ... Pn - доля каждого вида в суммарном обилии, взятом за единицу. Для проведения данной оценки необязательно использовать данные по всей фауне, можно ограничиться анализом характерных групп видов, по которым имеется надежная информация.
Изменения хозяйственно-значимых видов животных оценивается с использованием данных по абсолютной численности в среднем за 10-летние отрезки и требует статистической обработки. Например, изменение численности популяции диких северных оленей особенно важно учитывать в связи с оценкой экологического состояния территорий проживания малочисленных народов Крайнего Севера. Численность популяции сайгаков является одним из важных индикаторов экологического состояния территории Прикаспия.
При оценке изменения плотности популяции видов-индикаторов антропогенной нагрузки необходимо учитывать их различную реакцию на воздействие: популяции устойчивых видов будут увеличивать свою численность, а популяции видов, чувствительных к антропогенной нагрузке, - уменьшать ее.
