Введение к работе
Актуальность исследований. Комплексные научные исследования по изучению биосферных процессов в биогеоценозах (БГЦ) были организованы в 1970-е годы на особо охраняемых (ООПТ) и на прилегающих к ним территориях (Соколов, Филонов и др., 1997). Было установлено, что изменение состояния природно-территориальных комплексов (ПТК), популяций фоновых, редких видов растений и животных зависит уже не только от прямого воздействия и их изъятия из среды обитания, сколько от преобразований биотопов хозяйственной деятельностью человека (Ширяев, 2000; Видякин, 2004; Горшков, 2006; Захаров, 2006). Изменения происходят достаточно быстро, а адаптивные процессы в популяциях обладают некоторой инертностью (Глушков, 1980; Кудактин, Честин, 1993; Пажетнов, 1993; Данилкин, 1999; Савельев, 2003). В отдельные периоды времени эти процессы усугубляла нерациональная эксплуатация популяций растений и животных (Гордиюк, 1996; Данилкин, 1999, 2002; Страхов, Писаренко, 2008). В осваиваемых человеком ландшафтах ПТК с заповедными участками, организованными для сохранения природного наследия и поддержания биосферных процессов в БГЦ, превратились в «острова» (Туганаев,1981; Соколов, Филонов и др., 1997). Наряду с отмеченным, были выявлены и последствия техногенных загрязнений данных экосистем (Ильенко, 1974; Покаржевский, Усачев, 1993; Безель, Большаков, Воробейчик, 1994; Лебедева, 1999; и др.), что выразилось в обеспокоенности утраты биоразнообразия и деградации экосистемных функций. Для оптимизации управления биотой были сформулированы «Основные положения Национальной стратегии сохранения биоразнообразия России». С 2003 г. реализация Программы фундаментальных исследований Президиума РАН «Научные основы сохранения биоразнообразия России» явилась первым шагом выполнения этого плана действий (Павлов, 2006).
В данной работе представлены результаты многолетних комплексных исследований экосистем и млекопитающих как их компонента, преемственно выполненные по выше обозначенным направлениям с 1974 по 2009 гг.
Цель исследований: Разработка теоретических и методологических основ комплексного анализа функциональной и средообразующей роли млекопитающих как компонента экосистем, равно как и ресурса, обеспечивавшего и продолжающего обеспечивать развитие человеческих обществ, несмотря на то, что он испытывал и испытывает их воздействия на состояние популяций и местообитаний животных при разных технологиях и режимах природопользования.
Задачи исследований:
1. Разработка научно обоснованного и комплексного подхода к оценке главных составляющих современного структурно-функционального состояния экосистем, в разной степени подверженных воздействию человека.
2. Максимально полное изучение изменений и преобразований экосистем в широком диапазоне действия природных и антропогенных факторов.
3. Изучение и выявление адаптаций к среде обитания, синантропизации млекопитающих, использование их ресурсов в лесных и лесостепных экосистемах в связи с возрастающими антропогенными воздействиями на ПТК.
4. Изучение функциональной роли диких и домашних млекопитающих в исследованных экосистемах; оценка относительного значения кормодобывания и других факторов в средообразующей деятельности.
5. Исследование участия млекопитающих в продукционном и вещественно-энергетическом процессах в экосистемах с разным режимом природопользования, в том числе и подвергающихся техногенным загрязнениям.
6. Разработка мероприятий и формулирование предложений по механизмам рационального природопользования и сохранения биологического и ландшафтного разнообразия на основе партнерского взаимодействия ООПТ, землепользователей и ресурсопользователей в лесорастительных округах на длительную перспективу.
Научная новизна и теоретическая значимость исследований.
1. Впервые предложен и разработан подход к изучению структурно-функциональной организации сообществ и экосистем лесостепи и таежной зоны, ориентированной на оценку состояния экосистем. Основой данного подхода явились: (а) инвентаризация современной биоты, (б) оценка структуры и продуктивности сообществ животных и растений, (в) оценка параметров биологического круговорота и потоков энергии, свойственных для зональных БГЦ на малонарушенных (особо охраняемых) территориях, так же, как и для более крупных иерархических единиц северо-востока Европы, в том числе и в историческом аспекте.
2. На основе экспериментальных исследований в таежном биоме выявлена структурно-функциональная организация освоенных и охраняемых лесных и луговых БГЦ, определены продуктивность и параметры биогеохимического круговорота и поведения техногенных химических элементов в пищевой цепи экосистем.
3. На основе оригинальной методики восстановлена плотность и, соответственно, биомасса позвоночных животных лесной и лесостепной зон в историческом плане, рассчитано её потребление людьми, что позволило оценить потенциальную численность (емкость среды) населения людей в лесных и лесостепных экосистемах прошлого и их динамику.
4. Прослежены адаптации группировок крупных млекопитающих популяционного ранга к изменяющимся условиям среды и их местообитаниям, в частности, к фактору беспокойства их человеком. В современных условиях, с возрастанием прямого преследования крупных млекопитающих во время длительных сроков охоты, усилились их миграции и кочевки на заповеданные и малоосвоенные территории.
5. За 70-летний период получены количественные характеристики колебаний структуры биомассы хозяйственно-ценных (промысловых) млекопитающих, населяющих заповедные ПТК. На этих территориях плотность животных выше, чем на территориях, подверженных значительному антропогенному прессу. На основе количественных оценок биомассы млекопитающих определены их функциональная и средообразующая роли в лесных, лесостепных, луговых БГЦ.
Практическая значимость исследований. Результаты разработок автора по теме исследований использовались: в проекте в 2004 г. Государственный природный заповедник (ГПЗ) «Тулашор», Кировская область; ИЭРИЖ УрО АН РФ, г. Екатеринбург; в учебном процессе на биологическом факультете Вятской с/х академии при подготовке учебного пособия «Основы общей экологии» (Киров, 2008). Предложенные принципы и механизмы реализации комплексного природопользования будут использоваться в практической деятельности региона, так как направлены на предписываемое законодательством РФ сохранение биоразнообразия.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. В таежных и лесостепных зонах плотность населения человека за 8 тыс. лет увеличилась с 0,03 до 50 чел./км, уменьшились на 30-60% площади лесных земель и запасы фитомассы и биомассы млекопитающих, изменились структура биогеоценозов и параметры биологического круговорота, поэтому, как можно полагать, исходя из общих положений классической экологии, должна была снизиться устойчивость экосистем.
2. На ООПТ плотность человека в настоящее время составляет 0,03-0,15 чел./ км, поэтому колебания количественных характеристик БГЦ, в частности биомассы млекопитающих, происходят в пределах, не выходящих за границы среднемноголетних значений, характеризующих устойчивые состояния экосистем. На освоенных же территориях наблюдается низкая плотность зверей, а также прослеживается упрощение структуры их сообществ.
3. Функциональная роль млекопитающих в зональных биогеоценотических процессах зависит от динамики экосистем и популяционных циклов, свойственных их видам. Фитофаги поддерживают пастбищный путь энергетического потока, а также заметна их роль в детритной цепи в экосистемах, они способствуют лесовозобновлению и развитию коэволюционных связей с хищными животными.
4. Региональная стратегия сохранения биоразнообразия, основанная на сравнительных оценках состояния освоенных и охраняемых территорий, в частности, популяций млекопитающих, должна быть ориентирована на согласованное природопользование (заинтересованное партнерство) всех хозяйствующих субъектов в лесорастительных округах для поддержания их устойчивого существования и функционирования.
Апробация работы. Результаты исследований доложены на более чем 40 симпозиумах, конференциях и совещаниях: на Всесоюзных совещаниях по копытным фауны СССР (Москва, 1975, 1980, 1989); на Всесоюзном совещании «Редкие виды млекопитающих и их охрана» (Москва, 1977); на съездах Териологического общества (Москва, 1986, 1990, 1999, 2003); на Всесоюзном совещании «Грызуны» (Нальчик, 1988); на Международном семинаре «Дичь, охрана окружающей среды, охрана редких видов животных» (Москва, 1989); на «Международном симпозиуме по лосю» (Сыктывкар, 1990); на Международном симпозиуме «Проблемы изучения и охраны биоразнообразия и природных ландшафтов Европы» (Пенза, 2001); на Международной конференции «Природное наследие России: изучение, мониторинг, охрана» (Тольятти, 2004); на Международной научно-практической конференции «Современные проблемы природопользования, охотоведения и звероводства» (Киров, 2002, 2007); на Международной научно-технической конференции «Охрана и рациональное использование животных и растительных ресурсов России» (Иркутск, 2003); на Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития» (Киров, 2007); на Межрегиональной научно-практической конференции «Состояние и перспективы заповедного дела в Уральском Федеральном округе» (Ханты-Мансийск, 2007); на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития» (Киров, 2008); и на ряде региональных совещаний.
Публикации. Материалы диссертации изложены в 85 работах в российских и зарубежных журналах и сборниках, из них основных работ – 23, в том числе 9 – в ведущих рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, 4 – в монографических изданиях.
Структура и объем работы. Диссертация объемом 483 стр. состоит из введения, семи глав, заключения, выводов, списка цитируемой литературы (1065 источников, в том числе на иностранном языке) и 9 приложений. Работа изложена на 346 страницах, содержит 37 рисунков и 67 таблиц.
Личный вклад автора состоит в выборе направления исследований, сборе, обобщении и обработке исходной информации, интерпретации полученных результатов.
Благодарности. Автор благодарит: научного консультанта, доктора биологических наук, профессора Ф.В. Кряжимского; доктора биологических наук, профессора В.В. Ширяева, доктора биологических наук Г.В. Оленева за всестороннюю помощь и поддержку.
