Содержание к диссертации
Введение
1. Социально - экологические особенности кемеровской области и перспективы рекреации 10
1.1 . Экологическое районирование Кемеровской области 13
1.2.Рекреационное зонирование Кемеровской области 14
2. Эколого - биологические основы рационального рекреационного использования природных систем 20
2.1. Принципы экологического нормирования рекреационных воздействий 24
2.2.Основные закономерности рекреационного освоения природных комплексов 33
3. Методика исследования и объем выполненных работ 38
4. Характеристика природных условий водохранилища крапивинского гидроузла на реке томи 47
4.1. Проектная характеристика водохранилища 47
4.2. Природные условия района водохранилища 50
4.3.Растительность береговой полосы водохранилища 57
5. Трансформация травяного покрова в условиях моделирования рекреационных нагрузок 65
5.1.Рекреационные изменения травяного покрова березового леса 66
5.2. Рекреационные изменения травяного покрова осиново- пихтового леса 89
5.3.Рекреационные изменения травяного покрова пихтово-осинового леса 93
5.4.Рекреационные изменения лугового сообщества 98
6. Распределение участков с прогнозной рекреационной емкостью в водоохранной зоне крапивинского водохранилища 108
Выводы 112
Литература 114
Приложение
- Экологическое районирование Кемеровской области
- Принципы экологического нормирования рекреационных воздействий
- Методика исследования и объем выполненных работ
- Проектная характеристика водохранилища
Введение к работе
Актуальность темы. Вследствие концентрации промышленных предприятий, урбанизации Сибирского региона и не эффективной реализации экологического законодательства антропогенное разрушение естественных экосистем находится на критическом уровне (Антропогенная трансформация.., 1992). В этих условиях первостепенное значение приобретает разработка научных основ охраны и рационального использования природных ресурсов с учетом обязательного возобновления естественных компонентов природной среды. Актуальность таких исследований была особо определена рядом деклараций Конференции ООН по охране окружающей среды и устойчивому развитию (Конвенция о биологическом разнообразии, 1992).
Успешное выполнение задач обеспечивается всесторонним изучением природных комплексов, и в первую очередь, растительного покрова, чутко и быстро реагирующего на изменения условий существования. Сохранению це-нотического разнообразия растительности (Лащинский, 1981) и генетического фонда флоры традиционно уделяется серьезное внимание в ботанических исследованиях (Коропачинский, Седельников, 1994). Очень часто практическое выражение результатов исследований заключается в выпуске региональных "Красных книг растений". Такой подход не обеспечивает в полной мере сохранение функционально-территориальных единиц растительности (Нецветаев, 2000). Эта проблема остается сложной комплексной задачей, требующей поисков новых путей и методов углубленных флористических, ботанико-географических и биогеоценологических исследований.
Принцип комплексности таких исследований определен СВ. Гудошнико-вым (1981), который подчеркнул необходимость учитывать, что многие из редких и исчезающих видов являются компонентами фитоценоза, а еще шире - определенной экосистемы (Лащинский, 1981). В связи с этим их сохранение и процветание возможно лишь в том случае, если система не будет серьезно нарушена.
В. П. Седельников (1988) развил идею системности в охране растительности до биогеоценотического уровня. В настоящее время биоценоз принимается в качестве объекта управления при решении практических задач сохранения живой природы (Неронов, Букварева, Бобров, 1993), основной единицей для структурной оценки растительного покрова и определения закономерностей его функционирования (Лиштван, Парфенов, Голод, 2000).
В системе факторов, воздействующих на почвенно-растительный покров и вызывающих антропогенную трансформацию биогеоценозов определенное место занимает рекреационное использование ландшафтов (Седельников, 1988; Николаенко, 1997; и др.). Имеется большое количество работ относительно трансформации растительных сообществ под действием рекреационных нагрузок. Отмеченные рекреационно-дигрессионые преобразования в различных регионах специфичны и зависят от интенсивности использования, генезиса растительности, географических и климатических особенностей (Горожанкина, Константинов, 2000; Егоров, Попова, 1996).
Проблема сохранения рекреационных ландшафтов в последние годы приобретает еще большую актуальность. В современных социально-экономических условиях России, не более 8 процентов работающего населения могут претендовать на услуги туризма высокого качества (Веденин, Козлов, 1995). В этом случае резко возрастают антропогенные, в том числе и рекреационные нагрузки на природные комплексы предприятий отдыха регионального и местного значения (Амирханов, Лукашина, Трунев, 1997).
Организация отдыха и оздоровления населения в условиях Кемеровской области имеет ряд сложностей экологического характера. Среди административных областей Сибирского округа Кузбасс отличается высокой концентрацией промышленных предприятий на небольшой территории. Здесь продолжают увеличиваться техногенные нагрузки. В 2003 году валовый выброс загрязняющих веществ в атмосферу составил более 1,5 млн. тонн (Состояние окружающей природной среды..., 2004).
Следующая отличительная черта Кузбасса - высокая плотность населения. В пределах межгорной Кузнецкой котловины проживает 70 % населения, средняя величина плотности около 50 чел/км , а в отдельных административных районах 85 чел/км2 (Описание экологической карты Кемеровской области, 1996).
Анализ размещения предприятий отдыха на территории Кузбасса свидетельствует о пространственном совмещении действующих предприятий отдыха, шлейфа влияния выбросов промышленных предприятий и центров урбанизации с высокой плотностью населения, где качество окружающей среды существенно не отличается от городских условий (Описание экологической карты Кемеровской области, 1996) .
На основании решения Минприроды Российской Федерации от 15.11.1999 г. и в соответствии с ФЦП "Коренное улучшение водохозяйственной и экологической обстановки в бассейне реки Томи" (1998) в апреле 2002 года принят Закон Кемеровской области № 21-03 «О региональной целевой программе «Экология и природные ресурсы Кемеровской области на 2002-2004 годы». В рамках подпрограммы «Рациональное использование, восстановление и охрана водных объектов» этап 2004 года предусматривает проведение научно-практических работ по доработке «ТЭО продолжения строительства Крапи-винского гидроузла на реке Томи (Современная оценка социально-экологического и экономического значения строительства)». Результаты работы должны составить основу для принятия новых проектных решений в соответствии с требованиями экологических экспертиз и региональных задач по охране окружающей среды при вводе водохранилища в эксплуатацию.
Территория строящегося водохранилища находится в среднем течении реки Томи. В соответствии с экологическим районированием Кемеровской области (Экологическая карта Кемеровской области, 1995) зона затопления и прилегающая к ней территория, в отличие от других экологических районов, не подвержена выраженному влиянию техногенных нагрузок (Описание экологической карты .., 1996).
По комплексу признаков главных функций водохранилище определяется как объект рекреационного назначения (Водохранилища мира, 1979; Коренное улучшение..., 1998). С этих позиций перспективное планирование рекреационных мероприятий на водохранилище является актуальной задачей.
Из опыта использования прибрежных рекреационных систем известно, что максимальные антропогенные нагрузки испытывают водоохранные зоны (Жердев, Зязина, 2004; Косариков, 2001, 2004). В соответствии с Лесным Кодексом РФ и Водным Кодексом РФ ландшафты водоохранных зон имеют охранный статус и рассматриваются как территории с особым режимом природопользования (Федеральный закон об особо охраняемых природных территориях, 1995; Закон об особо охраняемых природных территориях в Кемеровской области, 2001).
К хозяйственному использованию растительных группировок водоохранных зон применяются особые требования и регламентирующие правила, обеспечивающие выполнение основного функционального назначения - сохранение водного баланса и гидрологического режима, улучшение санитарного состояния, выполнение противоэрозионной и берегоукрепляющей роли (Косариков, 2004).
Рассматривая возможность сочетания различных вариантов использования прибрежных территорий, следует отметить, что рекреационная деятельность, водоохранные и санитарно-гигиенические функции лесов не находятся в конкурентных, либо альтернативных видах взаимоотношений (Шейнгауз, Сапожников, 1989). Следовательно, здесь возможна организация полифункционального использования лесов. Более того, совершенно очевидно, что сведение природоохранных мероприятий на рекреационных территориях к запретительным актам далеко не во всех случаях оправдано как по правовым, так и по социально-экономическим соображениям (Егорова, Егоров, 2005).
Для избежания возникновения конфликтных ситуаций между отраслями природопользования освоение прибрежных территорий должно рассматриваться с позиций главной (водоохранно-защитной) функции и учитывать специфику требований каждой функции к деятельности человека (Меллума, Ни-кодемус, 1982). Такая организация рекреационного использования прибрежных ландшафтов возможна лишь на основе изучения устойчивости растительных сообществ к рекреационным нагрузкам и регламентирования режимов освоения территорий с учетом экологической емкости конкретного рекреационного участка.
Растительные сообщества береговой полосы строящегося водохранилища в настоящее время не испытывают рекреационных нагрузок. Изучение рекреационной трансформации растительного покрова, определение предельно-допустимых нагрузок и расчет емкости потенциальных рекреационных территорий возможен здесь только путем экспериментального моделирования рекреационной деятельности.
Цель исследования - на основе экспериментального моделирования рекреационных нагрузок выявить основные закономерности трансформации травяного покрова растительных сообществ водоохранной зоны Крапивинского водохранилища и определить границы устойчивости фитоценозов при различных режимах воздействий. Задачи исследования.
1. Провести экспериментальное моделирование рекреационных нагрузок в преобладающих сообществах проектной водоохранной зоны и выявить закономерности ответных реакций травяного покрова на влияние рекреационных факторов.
2. Определить предельно-допустимые рекреационные нагрузки для растительных сообществ водоохранной зоны.
3. Провести районирование водоохраноЙ зоны водохранилища по показателям допустимой рекреационной емкости Защищаемые положения.
1. Рекреационно-дигрессионные и рекреационно-демутационные изменения в травяном покрове происходят по градиенту абсолютных значений рекреационных нагрузок. Состояние сообществ зависит от суммарных величин рекреационных воздействий.
2. Для определения предельно-допустимых рекреационных нагрузок можно ограничиться кратковременными экспериментами с расширенным диапазоном наносимых воздействий. В этом случае необходимо использование коэффициента коррекции к величине предельно-допустимого воздействия, полученной в режиме краткосрочного моделирования рекреационных нагрузок.
Научная новизна работы. На основе экспериментального моделирования летней рекреации проведено определение предельно-допустимых рекреационных нагрузок для преобладающих сообществ среднего течения реки Томи. В процессе изучения ответных реакций травяного покрова выявлены основные стадии рекреационно-дигрессионного и рекреационно-демутационного ряда, характеризующие диапазон устойчивости и специфику восстановления после снятия рекреационного воздействия. Определена величина коэффициента коррекции для экстраполяции предельно-допустимых нагрузок на длительность использования рекреационных территорий. Проведено районирование проектной береговой полосы водохранилища Крапивинского гидроузла по показателям предельно допустимых рекреационных нагрузок.
Практическая значимость работы. Отдельные разделы диссертационного исследования использованы в практической деятельности Кемеровского областного Совета народных депутатов при подготовке решения № 286 от 17.02.1987 «Об установлении водоохранной зоны, прибрежной полосы и проведении мероприятий по благоустройству Крапивинского водохранилища»; в проектных решениях к «Разработке схемы охраны водных ресурсов бассейна реки Иня» (1987 год); для коррекции и дополнения раздела «Охрана окружающей природной среды» технического проекта Крапивинского гидроузла (1991 год) выполненных Казахским филиалом института «Гидропроект».
При формировании плана работ «Службы эксплуатации Крапивинского водохранилища» (1992 год) дирекцией строящегося Крапивинского гидроузла использованы результаты первичного районирования береговой полосы водохранилища по показателям устойчивости растительных сообществ к антропогенным нагрузкам.
Материалы натурных исследований по оценке рекреационных ресурсов Крапивинского водохранилища использованы КемНЦ СО РАН при подготовке раздела «Охрана окружающей природной среды» технического проекта Крапивинского гидроузла для Государственной экологической экспертизы (2000 год).
В процессе подготовки «ТЭО продолжения строительства Крапивинского гидроузла на реке Томи» (2004 год) ИУУ и ИВЭП СО РАН использованы материалы по характеристике состояния редких и охраняемых растений в зонах затопления, переработки и подтопления берегов Крапивинского водохранилища.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на межрегиональной научно-практической конференции «Роль образовательных центров в распространении экологических знаний, специфика подготовки специалистов в промышленно-развитом сырьевом регионе» (Кемерово, 2004); на межрегиональном совещании «Современное состояние водохозяйственной и экологической обстановки бассейна р. Томи» (Кемерово, 2001); на Всероссийском научном молодежном симпозиуме «Безопасность биосферы - 1997» (Екатеринбург, 1997); на межрегиональной научно-практической конференции «Сохранение биоразнообразия Южной Сибири» (Кемерово, 1997); Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы рационального использования и воспроизводства рекреационных лесов» (Новосибирск, 1992).
Экологическое районирование Кемеровской области
В 1995 году в Кемеровской области была проведена оценка антропогенного воздействия на территориальные природные комплексы и осуществлено экологическое районирование. Районы выделены по принципу однородности природных условий и факторов антропогенного воздействия.
Такое районирование территории имеет относительный характер, отличается от природно-географического и не совпадает с административным делением области. Для оценки общей экологической ситуации в экологических районах совмещены природные условия и воздействующие на них техногенные факторы
В северной части области выделены Тонгульский, Тайгинский, Мариин-ский, Тисульский, Нижне-Томский районы, для которых характерны локальные нарушения почв, связанные с распашкой земель и карьерами. Почвенный покров нарушен агротехническими мероприятиями, переуплотнением почв сельскохозяйственными механизмами, интенсивным выпасом скота. Площади естественной растительности сильно сокращены, леса ослаблены атмосферными загрязнениями, нарушена структура растительности (Описание экологической карты..., 1996).
В горных территориях системы Кузнецкого Алатау выделены Барзаский, Верхне-Кийский, Тайдонский, Нарыкский, Терсинско - Тотуясский, Алатаус-ский районы. Основные признаки этих районов - загрязнение атмосферы, связанное с переносом воздушных масс, разрушение почвенного покрова в поймах рек при дражных работах, открытая и закрытая угледобыча, интенсивная рубка леса на фоне экстенсивной лесоэксплуатации.
Южная часть области образует обособленную геоморфологическую структуру - Горную Шорию. В ее границах выделены четыре экологических района: Чумышский, Кондомский, Нижне-Мрасский и Верхне-Мрасский. Все они подвергаются воздействию переносимых атмосферных выбросов промыш ленных предприятий Южного Кузбасса. Здесь наблюдается развитие эрозионных процессов, разрушение почв при добыче полезных ископаемых. Почвы загрязнены тяжелыми металлами, интенсивно вырубаются леса. Восстановление хвойных пород после вырубок слабое.
С запада Кемеровская область отделена от Новосибирской области и Алтайского края Салаирским кряжем. В этой части территории Кемеровской области выделяются два экологических района: Салаиро-Чумышский и Гурьев-ско-Салаирский. Техногенное воздействие происходит за счет переноса загрязненных масс воздуха из промышленных районов Кузбасса. Содержание тяжелых металлов в почвах превышает фоновое в два раза. В результате экстенсивной лесоэксплуатации, черневая тайга сохраняется фрагментами.
В границах Кузнецкой котловины выделены Кузнецкий, Северо-Кузбасский, Кемеровский, Южно-Кузбаский районы, для которых характерны высокое фоновое загрязнение атмосферы промышленными выбросами, сбросы сточных вод, превышающая норму пылевая нагрузка.
Основные нарушения почв: высокий процент распаханности, ненормируе-мый выпас скота, применение высокотоксичных пестицидов и гербицидов. Здесь отмечается высокая плотность размещения промышленных объектов и как результат - снижение лесистости, нарушение структуры растительности, сокращение биологического разнообразия и общее разрушение природных экосистем.
В Кемеровской области И.В. Таран (1995) выделил три рекреационных комплекса: Северный (А), Центральный (Б), Южный (В) (Экологическая карта, 1995; рис. 1). Большую часть области занимает Центральный комплекс, включающий в себяПромышленновский, Гурьевско-Салаирский, а также Ленинск-Кузнецкий административные районы.
Плотность населения Центрального комплекса составляет 50 чел/ км , лесистость 16%, обеспеченность лесными ресурсами 0,15 га/чел. Район характеризуется высокими рекреационными нагрузками.
Детальный анализ природных условий Кемеровской области для целей рекреации и туризма проведен С. Д. Тивяковым (1989) на основе учета ряда социально-географических факторов с использованием методики оценки рекреационных местностей, предложенной Е. А. Котляровым (цит. по Тивякову, 1989). В ходе работы на территории Кузбасса было выделено 12 природно-рекреационных районов.
Анализ размещения предприятий отдыха на территории Кузбасса (Территориальная комплексная программа.., 1993; Тивяков, 1989; Экологическая карта..., 1995) свидетельствует о пространственном совмещении действующих предприятий отдыха с зонами влияния выбросов промышленных предприятий и очагов урбанизации и концентрации плотности населения где качество окружающей среды существенно не отличается от городских условий. Кузбасса отмечается общая для всех регионов страны закономерность ландшафтной избирательности в расположении мест массового отдыха. Преобладающее количество (около 87 %) территорий для отдыха приурочены к водоисточникам всех типов и находятся в пределах водоохранных зон.
Проведенное С. Д. Тивяковым (1989) рекреационное районирование позволило не только констатировать процесс формирования территориальных рекреационных комплексов, но и определить очередность освоения отдельных районов области в перспективе.
Принципы экологического нормирования рекреационных воздействий
Негативные последствия рекреационной деятельности для растительных сообществ зависят от вида отдыха, числа отдыхающих и времени использования территории (Тарасов, 1980). Поэтому существуют базовые показатели: допустимая рекреационная нагрузка и, определяемая на ее основе, допустимая (экологическая) емкость рекреационного выдела.
Определение рекреационной емкости того или иного участка и интегрированная экстраполяция на всю территорию - основной этап количественной оценки рекреационных ресурсов. Рекреационная емкость - это главная хозяйственная характеристика организованного посещения территории. Ее правильное определение и учет могут гарантировать длительную сохранность ландшафтов. Величина рекреационной емкости зависит от устойчивости природных экосистем к нагрузкам и определяется максимальным количеством посетителей, которые могут находиться на определенной территории (единице площади) в течение определенного времени (Казанская, Каламкарова, 1971; 1975), предусмотренного режимом использования территории без нанесения ей ущерба (Родичкина, 1979). При определении допустимой рекреационной емкости, в первую очередь, должны учитываться характеристики устойчивости биогеоценоза. В широком смысле под устойчивостью понимают способ ность биогеоценозов до определенного предела сопротивляться разрушению, противостоять антропогенному воздействию и восстанавливать свои естественные свойства (Теоретические основы..., 1975). За исходную оперативную единицу, обосновывающую мероприятия по организации отдыха с учетом оптимального использования ресурсов рекреации, принимается устойчивость фитоценозов к рекреационному воздействию. То есть тот уровень их использования, при котором структурно-функциональные свойства каждого конкретного фитоценоза не теряют способности к самовосстановлению (Казанская, 1972). И, следовательно, дифференцированно оцениваются возможности растительных сообществ противостоять действию элиминирующих факторов.
Исследованиям антропотолерантности (т.е. терпимости лесных сообществ к воздействию человека) посвящено достаточно много работ (Карписонова, 1967; Машинский, 1975; Чижова, 1977; Балодис, Романс, 1977; Таран, Спиридонов, 1977; Рысина, Рысин, 1987; Kostrowicki, 1981). Устойчивость может быть охарактеризована с двух позиций. Во-первых, способностью сообществ сохранять более или менее постоянное число видов и определенное количество особей в отдельных ценопопуляциях (Спиридонов, 1978) и, во-вторых, возможностью системы относительно быстро возвращаться в «исходное» состояние при ослаблении внешнего воздействия (Hill, 1975).
В большинстве исследований, направленных на выявление устойчивости лесного биогеоценоза в качестве основной характеристики рассматривается качественное состояние древесного яруса и допустимые нагрузки рассчитываются исходя из условий сохранения его в ненарушенном виде (Гладкова, Гладков, 1979; Ханбеков, 1981; Кученева, Котов, 1986; Янчев, 1980).
Влияние рекреации ведет, в первую очередь, к ухудшению питания древесных растений (Спиридонов, 1983). При уплотнении почвы усыхают и ломаются корешки всасывающей зоны поверхностно расположенных корней. Питание деревьев ухудшается и потому, что внедряющиеся под полог леса травянистые растения поглощают питательные вещества, влагу и почвенный воздух, конкурируя с древесными растениями. Ухудшение питания ослабляет деревья, задерживает их рост и развитие (Котляров, Плотников, 1985), снижает их сопротивляемость к различным заболеваниям (Казанская, 1980; Левина, Петухова, 1980; Кучко, Крутов, 1986; Стороженко, 1985). При длительных и неумеренных нагрузках деревья испытывают значительное угнетение, сопровождаемое снижениеми прироста по высоте и диаметру (Зеленский, 1987). В ходе рекреационного воздействия деревья испытывают и механические повреждения стволов и ветвей, влияющие на долговечность древостоев (Барышников, Спиридонов, 1990).
Но древостой наиболее ценные компоненты лесного фитоценоза. Экстенсивное использование лесных сообществ до стадии разрушения древесного яруса приведет к полной потере функционального статуса рекреационного выдела (Цареградская, 1982). Поэтому необходимо регламентирование нагрузок на более ранних этапах изменения сообществ (Надеждина, 1978).
Первые компоненты биогеоценозов, принимающие пресс негативных рекреационных воздействий - почва, подстилка и травянистые растения. В результате ряда исследований (Таран, Спиридонов, Бакулин, 1976; Таран, Спиридонов, 1977; Спиридонов, 1987) было установлено, что рекреационное использование лесов приводит к значительным модификациям морфологических признаков почв и, главным образом, к уплотнению поверхностных горизонтов (Гончарова, Самсонова, Белопухов, 1986; Репшас, 1987; Jim Chi Yung, 1987). Ухудшаются свойства почвы: увеличивается объемный вес, уменьшается общая порозность, капилярная влагоемкость, увеличивается глубина промерзания (Харитоненко, Бучман, 1985; Исаков, Михайлова, 1990). Механическое разрушение 60-70 % структурных элементов в поверхностных слоях почвы ведет к нарушению хода химических и биологических процессов. Уплотнение почвы ухудшает условия жизнедеятельности почвенных микроорганизмов (Smeltzer at all, 1986), приводит к размельчению и разрушению подстилки (Бондарук, 1986). Одновременно уменьшается следующий горизонт почвы (Туткенс, 1988), состоящий из полуразложившихся растительных остатков. Все эти изменения в морфологии подстилки имеют отрицательное значение для круговорота биогенных элементов. Постепенное сокращение запасов подстилки, а затем полное исчезновение - одно из главных явлений в общей цепи изменений биогеоценозов, подвергающихся рекреационному воздействию (Казанская, 1980; Кузьмина, 1981).
Многие исследователи отмечают, что наиболее чутким индикатором изменений биогеоценозов является растительность напочвенного яруса, подвергающаяся воздействию как непосредственно (поверхностное механическое повреждение отдыхающими), так и опосредованно - через изменение физических свойств почвы (Полякова, Малышева, 1982). В результате растительные сообщества претерпевают качественные изменения, показателем которых, в первую очередь, является смена физиономического облика травянистых фитоце-нозов. На объективность таких процессов указывается в работах, связанных с изучением динамики дигрессии растительного покрова территорий рекреационного назначения (Казанская и др., 1971; 1977; Сорокин, 1978; Таран, 1985; Рысин, Полякова, 1987; Рысин, 1990). Совокупная оценка состояния растений нижних ярусов может служить не только показателем стадии дигрессии, но и свидетельствовать о почвенных и лесорастительных условиях рекреационных фитоценозов (Таран, Спиридонов, 1977; Груздева, 1978). Отсюда следует, что выявление количественных и качественных изменений в травянистом покрове под влиянием рекреационной деятельности имеет большое значение для оценки состояния насаждений, установления допустимых нагрузок и определения путей восстановления нарушенных фитоценозов (Смирнов, 1970; 1972).
Методика исследования и объем выполненных работ
Методические приемы и подходы, используемые для оценки степени рекреационного воздействия на природные комплексы и изучения динамических характеристик растительного покрова рекреационных выделов многообразны, но могут быть объединены в следующие группы:
1. Визуальная оценка посещаемости, анализ пространственного распределения отдыхающих с последующим выделением стадий рекреационной дигрессии (Казанская, 1972; Казанская, Ланина, 1975; и др.), либо установлением показателя рекреационной нагрузки (Таран, Спиридонов, 1977; Спиридонов, 1978; и др.).
2. Определение рекреационных нагрузок на основе корреляции между величинами воздействия и состоянием видов разных эколого - фитоценотиче-ских групп в составе растительного покрова. Так, A. Kostrowiski (1981) предлагает метод определения «туристической емкости», основанный на анализе устойчивости растений по отношению к вытаптыванию, в котором используются показатели средней восприимчивости живого напочвенного покрова к механическим повреждениям. Оценка восприимчивости была получена эмпирическим путем для 535 видов травянистых растений.
Детальное изучение антропотолерантности травянистых растений проведено Г. П. Рысиной и Л. П. Рысиным (1987), которые рекомендуют проводить оценку результатов рекреационного воздействия на основе дифференцированной шкалы чувствительности, включающей 265 видов травянистых растений.
3. Эксперименты по натурному моделированию рекреационных нагру зок. Экспериментальные методы позволяют оценить общие значения устойчи вости напочвенного покрова к факторам вытаптывания, зависимой от видово го состава, фазы вегетации, свойств почв. Длительные наблюдения на экспе риментальных участках позволяют изучать не только особенности деградации растительных сообществ под влиянием рекреационных нагрузок, но и восстановление фитоценозов после прекращения воздействия, динамические смены компонентов растительного покрова, замену не стойких видов устойчивыми -то есть, все то, что составляет процесс рекреационной дигрессии фитоценозов. Варьирование нагрузок при экспериментальных исследованиях, чередование сроков воздействия и покоя обеспечивают определение значений допустимого рекреационного воздействия на биогеоценозы (Линник и др., 1978). По утверждению А. Ж. Меллума, Р. X. Рунгуле, И. В. Эмсиса (1982). Экспериментальный подход позволяет оценить изменения в биоценозе, протекающие под влиянием конкретного изучаемого фактора. Рекреационные нагрузки строго контролируются, а состояние растительности можно оценить в любой момент времени. Такого же мнения придерживаются Т. В. Малышева, Г. А. Полякова (1977), Г. А. Полякова, Т. В. Малышева, А. А. Флеров (1981), Т. В. Рогова (1976, 1977), И. В. Эмсис (1978), А. С. Сорокин (1980, 1981), М. Саар, Э. Саибах (1977) и др. Более того, экспериментальное определение предельно-допустимых рекреационных нагрузок остается единственно возможным подходом при проектной оценке не используемых для целей отдыха, но потенциально пригодных и перспективных территорий, когда отсутствуют реальные рекреационные воздействия.
Выбор в качестве методической основы натурного эксперимента обусловлен тем, что данная территория в настоящее время практически не используется в целях рекреации и реальные нагрузки здесь очень слабые, а на большей площади вообще отсутствуют.
В основу экспериментального моделирования летней рекреационной деятельности положены методические указания Н. Л. Горбачевской и В. Г. Линник (1978) по определения устойчивости травяного и почвенного покрова к вытаптыванию. Специфика методики заключается в том, что на одном экспериментальном участке имеется возможность моделировать различные режимы интенсивности воздействия: двухдневный (воскресный), использование по типу "week-end"" (Меллума, Рунгуле, Эмсис, 1982) или "sat-sun" (Рогова, 1976), ежедневный (стационарный) и смешанный (воскресный совместно с ежедневным) виды использования.
В каждом из изучаемых фитоценозах выбраны наиболее типичные участки на которых размечены пять трансект длиной 30 метров и шириной 0,5 метра на расстоянии 2-5 метров друг от друга. Обоснованность в выборе трансектного метода, размеров трансект и учетных площадок внутри трансект предлагаемых Н. Л. Горбачевской и В. Г. Линник (1978) подтверждается анализом литературных источников и методик, используемых рядом исследователей.
Так П. Грейг-Смит (1967) констатирует, что в геоботанических исследованиях «...при использовании прямоугольных полос дисперсия ниже, чем при использовании квадратов, и она минимальна, т.е эффективность определения среднего значения максимальна ... стр. 56». А. Г. Воронов (1973) установил, что при использовании площадок ленточного типа площадь выявления может быть меньше: «...так в лесу-черничнике 100 % видов встречается на площадках ленточной формы в 55 м и квадратной формы — 90 м стр. 42 ».
При сравнении фитоценотических показателей квадратных площадок (2x2 м) и троп (0,5x3,5 м) в условиях экспериментального вытаптывания травяного покрова в сосняке чернично-мшистом Т. В. Роговой (1976) показано, что различия между ними при 5 % уровне значимости не достоверны (tst меньше табличного значения).
Размер площади экспериментального участка определен с учетом анализа работ В. Д. Александровой (1964), которая считает, что для изучения смен растительного покрова в трявянистых сообществах размер площадок может быть от 0,1x0,1 м до 10x10 м. А. А. Ниценко (1971) для выделения растительных ассоциаций использовал площадки размером 1 х 1 метр. Л. Г. Раменский (1971) показал, что уже на площадках размером 0,1 - 1 м , выявляют свою константность (встречаемость > 90%) большинство равномерно и диффузно рассеянных видов. Т. С. Кузнецова (1972) для количественной характеристики микроассоциаций черневой тайги использовала площадки размером 0,25x0,25 м.
При экспериментальных исследованиях размер учетных площадок может быть еще меньше. Ю. В. Титов (1978) рассматривает процессы развития и эволюционные стратегии растений, оперируя с показателями площади питания травянистых растений от 1x1 см до 20x20 см. Т. А. Работнов (1987) оценивает взаимовлияния между растениями и количественные характеристиками отдельных видов и групп растений, полученные с экспериментальных площадок 10x10 см. и суммарной площади в 1м2.
Некоторый итог в обосновании размеров пробных площадей приведен в работе Б. М. Миркина, Л. Г. Наумова, А. И. Соломещ (2002), которые считают, что для фитоценоза с числом видов 40 и более на 100 м2 целесообразно описывать площадку 4 м , для фитоценоза с меньшим числом видов 25 м , для мохового покрова 1 дм2.
Проектная характеристика водохранилища
В октябре 1972 года после утверждения экспертизой Госплана РСФСР была принята «Схема использования и охраны водных ресурсов реки Томи для водоснабжения промышленности, сельского хозяйства и населенных пунктов Кемеровской и Томской областей на период до 1985 года». Эта целевая программа наметила пути и средства улучшения водообеспечения и водопользования в Кузбассе. Ее выводы и рекомендации легли в основу конкретных мероприятий по строительству и реконструкции очистных сооружений для промышленных и хозяйственно-бытовых вод и послужили одним из аргументов необходимости сооружения на реке Томи водорегулирующего гидроузла. Так как даже самое экономное водопотребление, по расчетам СО «Союзводока-налпроект» не может обеспечить достаточное количество воды в реке ниже г. Новокузнецка в меженные периоды. Санитарный расход воды в Томи в районе Кемерово должен быть не менее 350 м3 в секунду, а фактически в межень он составлял 55 м в секунду (Технический проект...., 1976).
30 октября 1973 года принято постановление Совета Министров СССР «О мерах по предотвращению загрязнения бассейна реки Томи неочищенными сточными водами и воздушного бассейна городов Кемерово и Новокузнецка промышленными выбросами». Позднее были приняты другие правительственные документы в развитие этого постановления. Министерствам и ведомствам поручалось выполнить 98 водоохранных мероприятий выше гидроузла, а Минэнерго СССР создать на реке Томи регулирующий гидроузел. Проектом гидроузла предусматривалось строительство водохранилища в среднем течении Томи, для обеспечения равномерного стока реки в районе г. Кемерово на протяжении всего года, разбавление поступающих после очистных сооружений г. Кемерова стоков до уровня ПДК и, используя самоочищающуюся спо собности реки, подготовить ее водные ресурсы для потребления в городах Юрге и Томске. Таким образом, строительство очистных сооружений в городах, поселках, на промышленных предприятиях выше гидроузла, и само сооружение гидроузла с водохранилищем рассматривались как единое, неразрывное, комплексное мероприятие.
По графику строительства, ввод водохранилища в эксплуатацию должен быть осуществлен в 1989 году. Но к пуску гидроузла оказались не готовы предприятия верхнего бьефа. Из всего числа запланированных мероприятий по глубокой очистке промышленных и бытовых стоков городов Новокузнецка, Междуреченска, Осинники не выполнены более половины. Строительство водохранилища было приостановлено, а гидротехнические сооружения законсервированы.
Очередное комплексное исследование водных ресурсов Кузбасса проведено в начале 90-х годов в процессе формирования «Территориальной комплексной программы охраны окружающей природной среды Кемеровской области до 2005 года» (1993). Исследования так же выявили дефицит водных ресурсов, ограничивающий возможность развития области. Перспективы водопользования и стабилизации водопотребления, обозначенные в программе, тесно увязаны с необходимостью завершения строительства гидроузла.
В связи с формированием новых социально- экономических условий в России, перечисленные документы претерпели ряд изменений. Но основные концептуальные подходы к проблеме водопользования в Кузбассе остались прежними. Главные положения структурной организации водопользования и водопотребления с учетом современного хозяйственного использования природных ресурсов и экологических требований к проекту гидроузла закреплены в Федеральной целевой программе «Коренное улучшение водохозяйственной и экологической обстановки в бассейне реки Томи» (1998). В программе определены основные задачи научно-исследовательских и проектно изыскательских работ, направленные на решение целого ряда экологических проблем, связанных со строительством и эксплуатацией Крапивинского гидроузла, в том числе, и решение вопросов, поставленных Государственной экологической экспертизой и общественными экспертными заключениями (Сводное экспертное заключение..., 1997).
В ноябре 1999 года Министерством природных ресурсов Российской Федерации принимается решение о проведении научных исследований в бассейне реки Томи для оценки состояния водных ресурсов и перспектив водообес-печения в условиях развития промышленного производства в Кузбассе. В рамках реализации этого решения рассматривается вопрос о завершении строительства гидроузла. Критически пересматривается технический проект водохранилища и ставится задача о дополнительной проработке проектных решений в соответствии с современными подходами к решению экологических проблем. В 2000 - 2001 годах проводятся исследования по «Оценке воздействия Крапивинского гидроузла на почвы, растительность и животный мир региона» для очередной экологической экспертизы раздела проекта «Охрана окружающей среды».
В апреле 2002 года принят Закон Кемеровской области № 21 -ОЗ «О региональной целевой программе «Экология и природные ресурсы Кемеровской области на 2002-2004 годы». В рамках подпрограммы «Рациональное использование, восстановление и охрана водных объектов» этап 2004 года предусматривает проведение научно-практических работ по доработке «ТЭО продолжения строительства Крапивинского гидроузла на реке Томи (Современная оценка социально-экологического и экономического значения строительства)». Результаты работы должны составить основу для принятия новых проектных решений в соответствии с требованиями экологических экспертиз и региональных задач по охране окружающей среды. Крапивинский гидроузел с водохранилищем, как самостоятельным географическим объектом, строится в среднем течении реки Томи на территории Кемеровской области в 108 км выше г. Кемерово по течению реки. Верхняя часть водохранилища в 67 км ниже г. Новокузнецка (рис. 4). Долина реки Томи в пределах чаши водохранилища характеризуется глубоким врезом и преимущественно крутыми, часто обрывистыми берегами, сложенными скальными и полускальными породами. Ширина водохранилища изменяется от 1,5 до 14 километров, длина 158 километров, площадь зеркала при нормальном подпорном уровне 670 км2. Общая протяженность береговой линии 590 километров. Решением исполнительного комитета Кемеровского областного Совета народных депутатов № 286 от 17.08.1987 по периметру водохранилища установлена водоохранная зона шириной 4 километра, с общей площадью 2372 км2.Функциональное назначение Крапивинского водохранилища определено Казахским филиалов института «Гидропроект» и Институтом водных проблем АН СССР. По номенклатурной рубрикации Крапивинское водохранилище имеет шифр ВЭАНО (В-водоснабжение, Э - гидроэнергетика, А-аккумуляция (консервирование воды), Н-борьба с наводнениями, О-отдых (рекреация) (Водохранилища мира, 1979) .
