Содержание к диссертации
Введение
1. Картографирование растительности и его современные задачи . 14
1.1. Оптимизация природной среды и задачи картографирования растительности 14
1.2. Особенности картографирования растительности . 27
1.3. Некоторые методические вопросы составления карт растительности стр. 35
2. Эколого-географические проблемы растительности юга Восточной Сибири . 47
2.1. Антропогенные изменения в растительности региона . 47
2.2. Сохранение биоразнообразия растительности как эколого-географическая проблема . 59 CLASS 3. Ландшафтные и геоботанические особенности региона . 72 CLASS
3.1. Геологические и почвенно-климатические условия развития растительности . 72
3.2. Палеогеографические особенности формирования растительности . 88
4. Универсальные геоботанические карты юга Восточной Сибири как географические модели организации растительности стр. 96
4.1. Обзорное мелкомасштабное картографирование растительности региона . 102
4.2. Среднемасштабные и крупномасштабные карты растительности . 138
4.3. Растительность региона в системе геоботанического районирования . 166
5. Картографическая оценка состояния и экологического потенциала растительности региона стр. 186
5.1. Картографирование антропогенной нарушенности растительности региона . 189
5.2. Карты оценки устойчивости растительности к пожарам . 202
5.3. Картографирование оценки экологического (функционального) потенциала растительности . 206
5.4. Оценка эстетических функций растительности . 223
6. Прогнозно-рекомендательное картографирование растительности в решении эколого-географических проблем региона . 235
6.1. Картографирование растительности как основа зонирования биоты в целях оптимизации природопользования стр. 240
6.2. Предпочтительная (оптимальная) структура использования биоты стр. 254
Основные выводы стр. 281
- Сохранение биоразнообразия растительности как эколого-географическая проблема . 59
- Палеогеографические особенности формирования растительности
- Среднемасштабные и крупномасштабные карты растительности
- Картографирование оценки экологического (функционального) потенциала растительности
Введение к работе
Актуальность исследований. Изучение биоты, в первую очередь растительности, как отдельных районов, так и крупных регионов субконтинента Северной Азии в последнее время привлекает внимание специалистов разного научного направления. Это объясняется возросшим пониманием в научной и общественной среде значения растительности в формировании и функционировании окружающей природной среды и биосферы в целом.
Известно, что качество природной среды обитания человека на локальном, региональном и глобальном уровнях напрямую зависит от правильной и рациональной организации отношений человека, его хозяйства с этим важным компонентом ландшафтно-географической сферы. Растительность является ключевым звеном природных комплексов (геосистем) разной размерности (Сочава, 1979; Артамонов, 1986).
Рациональность этих отношений предполагает не только и даже не столько разумное удовлетворение ресурсных потребностей человеческого общества. Необходимо, прежде всего, знание и учет базовых основ организации растительности, как самостоятельной системы, в т.ч. ее генезиса и динамики, а также принципов ее взаимоотношений с другими природными компонентами при формировании различных экосистем и геосистем. Правильное использование этой информации обеспечивает рациональность действий человеческого общества с позиций защиты интересов самой биоты и природы в целом, имеющих свои параметры устойчивости, нарушение которых приведет к разрушению природных систем и развитию нежелательных экологических последствий.
Человек связан с растительностью множеством разнообразных связей Со временем эти связи углубляются и расширяются, получая новое территориальное развитие. Происходит непрерывное возрастание количества потребляемых естественных растительных ресурсов. Это означает, что растительность все больше подвергается различным целевым и не целевым антропогенным воздействиям, носящим часто катастрофический характер.
5
Поэтому решение вопросов рационального использования и охраны
^ растительности остаются актуальными научными и хозяйственными задачами
* настоящего времени.
р Решение этих задач прямо связано с общей изученностью растительности
ё %
I и ее ресурсного и экологического (средоформирующего и средозащитного)
потенциалов. В настоящее время этим вопросам уделяется все больше внимания. На первый план все более определенно выходит необходимость оценки экологической ценности (значимости) растительности в рамках конкретных природных комплексов (геосистем), оценки устойчивости ее к различным факторам антропогенного воздействия, выявлению пределов допустимых антропогенных нагрузок. Все это создает необходимую информационную основу для разработки прогнозов и рекомендаций по рациональному использованию растительных ресурсов конкретной осваиваемой территории.
Наиболее эффективным в изучении растительности является
картографический метод (Сочава, 1979). Он позволяет выявлять и отражать на картах пространственно-географические закономерности как в рамках описания структуры организации самой растительности, так и в категориях ее
специализированной оценки. Применение сопряженных универсальных
(инвентаризационных) и специальных (оценочных) карт растительности повышает географическую точность и объективность при разработке прогнозов
і и рекомендаций по рациональному использованию и охране биоты.
Для исследований была выбрана территория юга Восточной Сибири. В
ботанико-географическом плане растительность юга Восточной Сибири представляет собой особое фитоценогенетическое звено в растительном покрове субконтинента Северной Азии, располагаясь между семи-гумидной темнохвойно-таежно-болотной растительностью Западно-Сибирской равнины и таежно-неморальной растительностью муссонного юга Дальнего Востока. Во всем ее облике прослеживаются общие флористические и структурно-ценотические черты, обусловленные суровыми резко-континентальными
I климатическими условиями, характерными для юга Восточной Сибири.
| Изучение растительности юга Восточной Сибири важно с научных
v позиции, т.к. оно раскрывает принципы ее внутренней организации как
динамичной саморазвивающейся системы, выявляет особенности ее взаимоотношений с другими компонентами природно-ландшафтной сферы региона.
Исследование растительности интересно как в целом для региона, с выявлением общих географических закономерностей ее пространственной структуры, определяемых зональными или азональными факторами, так и в пределах отдельных его районов, с установлением региональных и локальных особенностей ее структуры. Это очень важно для понимания процессов, происходящих не только в ней, но и в природно-территориальных комплексах в целом, особенно в условиях нарастающего антропогенного воздействия на растительность и на окружающую природную среду в сибирских регионах.
С другой стороны, растительность юга Восточной Сибири обладает громадным ресурсным потенциалом, представляющим большое значение для различных отраслей промышленности и сельского хозяйства. Освоение этих ресурсов осуществлялось в 70-90-х годах в рамках крупных государственных программ комплексного развития восточных районов страны, таких как формирование промышленно-энергетических комплексов Ангаро-Енисейского региона, развитие зон БАМа и КАТЭКа, разработка ТЕРКСОПа бассейна оз. Байкал и др.
В последнее время определенно обозначились новые перспективы антропогенного воздействия на растительность в рамках интенсификации использования древесных ресурсов лесов региона, а также в ходе промышленного освоения нефтяных и газоконденсатных месторождений Предбайкалья и формирования трубопроводной инфраструктуры.
В целом антропогенное воздействие на растительность юга Восточной Сибири приобрело огромные масштабы, и интенсивность его продолжает возрастать. Это привело уже к серьезным антропогенным преобразованиям ее пространственной ценотической структуры.
В этих условиях изучение растительности юга Восточной Сибири приобретает высокую актуальность, как в научном, так и в прикладном плане. С одной стороны, это открьшает возможности вьивления основных принципов организации и развития ведущего (главного) компонента ландшафтно-
7 биотической сферы, с выявлением общих, региональных и локальных особенностей, а с другой, создает объективную научную основу для решения многих экологически значимых проблем природопользования в регионе, и позволяет вывести природопользование на уровень сотворчества человека и природы.
Такое изучение растительности, естественно, потребовало особого подхода, с использованием картографических методов исследования, т.к. картографирование наиболее эффективно при исследовании пространственно-географических особенностей структуры растительности.
Цель исследований. Основное внимание нами было сосредоточено на разных аспектах картографического изучения растительности, как компонента географической сферы. Главная цель исследований состояла в разработке теоретических подходов и методов картографирования растительности как системы комплексных эколого-географических работ, связанных между собой общей направленностью на оптимизацию природопользования и улучшение качества природной среды.
Основная задача состояла в изучении картографическими методами растительности районов юга Восточной Сибири как важнейшего компонента природно-территориальных комплексов (геосистем), оценке ее различных средоформирующих и ресурсных свойств и разработке прогностических методов использования полученной информации для решения экологических проблем социально-экономического развития осваиваемых территорий.
Это предполагало решение нескольких самостоятельных
фундаментальных и прикладных задач, определивших этапность проводимых исследований, таких как:
выявление флористических, ценотических и динамических
характеристик растительных сообществ различных районов юга
Восточной Сибири, установление их связей и взаимоотношений между
собой, а также с другими компонентами природных комплексов и с
факторами природной среды в целом;
- оценка антропогенной нарушенное растительности и ее
устойчивости к основным антропогенным факторам;
оценка разнообразной эколого-функциональной роли растительных сообществ;
разработка прогностических подходов к оптимизации использования и охраны растительности;
создание разномасштабных универсальных и специальных карт растительности юга Восточной Сибири;
разработка предложений по рациональному использованию ресурсов биоты осваиваемых территорий юга Восточной Сибири.
Для этого были организованы экспедиционные исследования
растительности в различных районах юга Восточной Сибири. Экспедиционные работы проводились практически ежегодно, начиная с 60-х годов и до настоящего времени. Собран очень большой объем первичной информации о составе и структуре растительности. Кроме того, было проведено обобщение всех основных имеющихся литературных и фондовых материалов по флоре и растительности, в том числе картографических.
Научная новизна. Научная новизна проведенных исследований состоит в
разработке многоуровневой эколого-географической системы
картографического изучения растительности юга Восточной Сибири как важнейшего компонента ландшафтно-географической сферы региона.
На основе системного подхода раскрыты основные параметры, связи и отношения структурно-динамической организации растительности юга Восточной Сибири, как саморазвивающейся системы. Выявлены основные параметры ее флоро-ценотического состава, географические, це но генетические и динамические особенности ее пространственной структуры. Разработаны принципы и методы геоботанического прогнозирования структуры и основных функций растительности в условиях формирующихся природно-антропогенных режимов как научного направления изучения растительности, развивающего, с одной стороны, принципы конструктивной географии (Герасимов, 1996), а с другой, - традиции геоботаники и биогеографии.
Это позволяет определить следующие положения, выносимые в качестве предмета защиты диссертации:
9 1- Системное разномасштабное картографирование растительности, объединяющее универсальное (инвентаризационное) и специальное (оценочное и прогнозно-рекомендательное) исследования, представляет собой эффективное направление решения эколого-географических проблем рационального природопользования на региональном, локальном и топологическом уровнях.
Универсальное геоботаническое картографирование, опирающееся на многоступенчатую иерархическую классификацию растительности, является эффективным методом изучения и моделирования пространственно-временной организации растительности как сложного саморазвивающегося компонента географической сферы.
Геоботанические карты, построенные на принципах учета эволюционно-динамических процессов в растительности, являются необходимой научной и информационной основой для объективизации результатов при проведении специальных оценочных и прогнозно-рекомендательных картографических работ по охране и рациональному использованию растительности и биоты в целом.
Геоботаническое районирование и картографирование являются взаимодополняющими направлениями территориальной классификации, основанной на признаках растительности и направленной на выявление пространственно-географических особенностей системы организации растительности как компонента ландшафтной сферы.
Оценочное картографирование растительности является необходимым элементом изучения экологического (функционального) потенциала природных систем (геосистем) разного таксономического уровня с целью определения экологической ценности (значимости) растительных сообществ, а также экологических приоритетов и ограничений в системе охраны природной среды и природопользования.
10
6. Геоботаническое прогнозирование как основа прогнозно-
рекомендательного (природоохранного) картографирования
растительности позволяет комплексно учитывать структурные и
функциональные динамические проявления в растительности при
разработке основных мероприятий по оптимизации использования
биоты и сохранению качества природной среды
Прикладное значение работы. Результаты проведенных исследований
^ имеют не только важное научно-методическое значение, но также вносят
f существенный вклад в решение многих прикладных проблем. Прежде всего, это
касается большой и комплексной зколого-геоірафической проблемы охраны и
рационального использования растительности юга Восточной Сибири,
возникшей в ходе экономического освоения этого региона.
Составленные карты растительности широко использовались в прогнозных и проектных разработках при формировании больших государственных программ формирования промышленно-энергетических комплексов в Ангаро-Енисейском регионе, комплексного освоения природных ресурсов в зонах БАМа и КАТЭКа, разработке ТЕРКСОПа для бассейна озера Байкал.
Результаты прогнозно-рекомендательных исследований были
использованы при решении экологических вопросов освоения природных ресурсов зоны БАМ и Предбайкалья. На их основе были подготовлены материалы по обоснованию правительственных мероприятий по рациональному природопользованию и экологическим проблемам в зоне Байкало-Амурской магистрали.
Материалы картографического изучения растительности Иркутской области нашли свое отражение в Экологической программе Иркутской области, на период до 2000 г и далее, разработанной по заданию исполнительной власти региона. Программа была утверждена в 1991 г и действовала в качестве руководящего документа до конца 90-х годов.
Оценочные и универсальные карты растительности составили основу биотического раздела регионального Экологического атласа Иркутской области, в задачу которого входит научно-справочное обеспечение решения
экологических проблем рационального природопользования и управления качеством природной среды большого административного региона.
В настоящее время они включены в «Государственный цифровой атлас минерально-сырьевых и других природных ресурсов», разработанный по заданию Минприроды РФ для современного информационного обеспечения проблем управления природными ресурсами страны.
Карты растительности юга Восточной Сибири были использованы при подготовке и издании Карты растительности СССР (1990) и Эколого-географической карты РФ (1996) для вузов, использующихся в настоящее время для обеспечения учебного процесса в вузах страны.
Апробация результатов исследований. Результаты исследований
неоднократно докладывались на международных всесоюзных (всероссийских) и
региональных конференциях и совещаниях. Они обсуждались на Европейской
региональной конференции Международного Географического союза в
Будапеште (1971), XII Международном Ботаническом конгрессе в Ленинграде
(1975), Четвертой научно-технической конференции по тематической
картографии в Москве (1971), XXII Международном Географическом конгрессе
в Москве (1976), Конференции по тематическому картографированию
«Картографическое обеспечение планирования территориально-
производственных комплексов» в Иркутске (1977), Научной конференции по
тематическому картографированию Сибири и Дальнего Востока в Иркутске
(1977), Всесоюзной конференции «Системное картографирование природных и
социально-экономических комплексов» в Москве (1978), Научно-технической
конференции «Картографическое обеспечение региональных
народнохозяйственных программ» в Иркутске (1983), Научно-технической конференции «Географические проблемы формирования ТПК Восточной Сибири» в Иркутске (1982), Советско-Американском симпозиуме по социально-географическим аспектам освоения в Иркутске (1983), V Совещании по прикладной географии в Иркутске (1987), Научно-практической конференции «Проблемы рационального природопользования в Восточной Сибири» в Иркутске (1984), Всесоюзной научно-практической конференции «БАМ-84Человек и природа» в Иркутске (1984), VII Совещании географов Сибири и
12 Дальнего Востока в Иркутске (1982), Втором всесоюзном совещании гто истории
4|^ растительного покрова Северной Азии в Новосибирске (1981), Конференции
«Картография и экология Сибири» в Иркутске (1989), Конференции «Генезис
^* флоры и растительности Байкальской Сибири» в Иркутске (1999),
Международном совещании «Принципы и методы экологического
картографирования» в Пущино (1991), Конференции «Ресурсно-экологическое
картографирование Сибири на основе современных информационных
технологий» в Иркутске (1993), Конференции «Современные проблемы
экологии, природопользования и ресурсосбережения Прибайкалья» в Иркутске
(1998), Международных конференциях «ИНТЕРКАРТО 1 и 2: ГИС для изучения
и картографирования окружающей среды» в Москве (1994) и в Иркутске (1996),
Международном симпозиуме «Процессы в растительности как объект
геоботанического картографирования» в Варшаве (1990), Российско-Германской
конференции «Туризм и окружающая среда» в Берлине (1992), Российско-
Японском совещании «Проблемы освоения Сибири» в Тохоку (1996)
Международной конференции «Современные проблемы ботанической
географии, картографии, геоботаники, экологии» в Санкт-Петербурге (2000) и
Ї др
Публикации. Основные результаты исследований нашли свое отражение в 65 публикациях, в т.ч. в пяти монографиях (в соавторстве), на общесоюзной и общероссийской картах, на пяти региональных картах, в докладах на международных, всесоюзных и общероссийских конференциях и совещаниях.
Личный вклад автора. Работа является результатом многолетних (1960-
2003 гг) исследований автором растительности юга Восточной Сибири. Автор
принимал участие в экспедиционных исследованиях в различных, часто
труднодоступных районах этого обширного региона. С его личным участием и
под его руководством проводился сбор фактического материала по
растительности юга Восточной Сибири, в рамках планов НИР Института
л-. географии СО РАН.
t По результатам всех этих работ составлены и изданы многочисленные
" публикации и карты растительности - универсальные, оценочные, прогнозные -
* на различные районы юга Восточной Сибири, а также на территорию всей
13 страны. В большинстве случаев он является автором или соавтором и ответственным редактором или соредактором карт.
Благодарности. Прежде всего, хотелось бы выразить глубокую признательность и уважение памяти вьщающегося географа и геоботаника академика Виктора Борисовича Сочавы, основоположника сибирской (иркутской) школы картографирования растительности, идеи которого в значительной степени определили общий характер исследований диссертационной работы. Автор выражает глубокую благодарность чл-корр.РАН В.А.Снытко, д.г.н. Ю.М.Семенову, д.б.н. В.Н.Моложникову, а также к.г.н. В.Ф.Лямкину, к.г.н Л.П.Соколовой и другим сотрудникам лаборатории биогеографии Института географии СО РАН за ценные замечания и рекомендации по содержанию отдельных глав и общему характеру работ, а также действенную помощь при ее подготовке. Все замечания и предложения учтены в процессе доработки рукописи.
Сохранение биоразнообразия растительности как эколого-географическая проблема . 59
Большие антропогенные изменения в растительном покрове юга Восточной Сибири, возникшие в результате многолетнего экстенсивного использования растительных и земельных ресурсов региона обострили здесь, также как и во многих других регионах страны, проблему сохранения биоразнообразия (Малышев, Пешкова, 1979, 1984; Моложников, 1986; Бойков, 1993, 1999; Белов, Соколова, 2002). Многие виды растений изменили площади своего распространения, часть из них перешли в категорию редких и исчезающих видов. Коренные леса и степи сменились вторичными сообществами. И хотя острота проблемы сохранения биоразнообразия проявляется по-разному в различных районах региона, в зависимости от естественного состава растительности и масштаба ее антропогенной нарушенности, но в целом, для региона она обозначилась в настоящее время достаточно определенно. Особенно остро она проявляется в районах интенсивной хозяйственной деятельности в южных районах Предбайкалья и Забайкалья, а также на побережье Байкала, в центральной зоне Актуальность изучения и сохранения биоразнообразия в полной мере была определена на Конференции ООН по окружающей среде и развитию регионов в Рио-де-Жанейро в 1992 г и нашла отражение в ее основных документах, в том числе в «Послании в XXI век» (Программа действий..., 1993). Позднее она получила свое развитие и нормативное определение в международной Конвенции о сохранении биоразнообразия (1993). В ней были четко определены основные направления решения этой проблемы - сохранение биоразнообразия территории, устойчивое использование компонентов биоразнообразия и, наконец, справедливое и равноправное получение выгод от этого использования. В нашей стране вопросы сохранения биоразнообразия достаточно давно вынесены научной общественностью на уровень государственного законодательно-правового регулирования. В 1978 г была выпущена первая
Красная книга СССР, в которую были включены редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды животных и растений, нуждающихся в государственной защите (Колосов, 1989). В дальнейшем стратегия создания общегосударственных и региональных Красных книг получила свое развитие. Одновременно проходило совершенствование на федеральном и региональном уровнях законодательно-правового обеспечения мероприятий по охране редких и исчезающих видов фауны и флоры, а также биотических сообществ, как элемента природоохранной государственной политики (Гриценко, 1999; Государственные доклады, 1995-1999). Разработана Национальная стратегия сохранения биоразнообразия в России (Национальная ...2001). В государственных экологических экспертизах хозяйственных проектов сохранение биоразнообразия является одним из важнейших экологических критериев (Череп и др., 2000). . Изучение и сохранение биоразнообразия является фундаментальной научной проблемой. Различным аспектам биоразнообразия уделяли внимание многие ученые как за рубежом (Одум, 1975; Уиттекер, 1980; Вудвелл, 1991; Scott Виноградов, 1998, 2000, Юрцев, 1992; Малышев, 1992; Огуреева, Котова, 1996, 2000, 2002; Лебедева, Дроздов, Криволуцкий, 1999; Криволуцкий, 2000 и др.). Методологические и методические решения для оценки биоразнообразия Дальнего Востока в рамках ландшафтно-экологического подхода рассматривались А.Н.Киселевым (1997, 2000).
Биоразнообразию на экосистемном уровне посвятил свои исследования В.П.Седельников (1997), показав, что в настоящее время растительные сообщества остаются наиболее надежным маркером при выделении экосистем различной размерности. Обстоятельный анализ накопленного международного и отечественного опыта картографического изучения биоразнообразия выполнен Г.Н.Огуреевой и Т.В.Котовой (2000, 2002). Убедительно показано, что формируется особое проблемное направление тематического картографирования - картографирование биоразнообразия, в котором важная роль отводится картам ценотического разнообразия биоты, в первую очередь картам растительности. Понятие биоразнообразия территории, согласно принятым международным документам, включает полное внутривидовое разнообразие растений и животных, разнообразие их видов, а также многообразие всех экосистем и природных комплексов (геосистем), в которых биота является неотъемлемой составляющей. Такое широкое понимание биоразнообразия нашло свое отражение и в материалах Общеевропейской стратегии сохранения биологического и ландшафтного биоразнообразия (София, 1995 г). Все это биоразнообразие в комплексе и составляет основу жизненного потенциала человека в настоящем и будущем. Поэтому проблема его сохранения рассматривается не в качестве самоцели, а с позиции сохранения естественно-ресурсного потенциала и механизма функционирования Биосферы как сферы жизни человеческого общества. Решение проблемы сохранения биоразнообразия в настоящее время не сводится только к принятию запретительных природоохранных мер. На Конференции ООН в Рио-де-Жанейро (1992 г) выработана новая парадигма природопользования, предполагающая «обеспечение баланса между решением социально-экономических проблем и сохранением окружающей среды, удовлетворением основных жизненных потребностей нынешнего поколения с сохранением таких возможностей для будущих поколений» (Коптюг, 1993, стр.5). Иными словами, в документах Конференции ООН проблема сохранения биоразнообразия была впервые вынесена на уровень решения задач управления развитием территории (Программа действий.., 1993; Коптюг, 1998).
Эколого-функшюнальные, ресурсные, эколого-экономические, социальные, эколого-индикативные и иные аспекты биоразнообразия становятся определяющими в решении многих вопросов рационального природопользования, как элемента устойчивого развития региона. В последнее время в литературе появилось много работ по экономическим вопросам сохранения биоразнообразия (Экономика сохранения..., 1995; Бобылев, Медведева и др., 1999; Медведева, 1999; Настольная книга по экономике..., 2002). Общим для всех этих работ является экономическая оценка сохранения биоразнообразия в рамках ориентации на устойчивое социально-экономическое развитие территорий. Финансовые и организационные усилия, направленные на сохранения биоразнообразия становятся важным эколого-экономическим фактором устойчивого развития. Такой подход к природопользованию может быть реализован только на основе глубокого научного знания принципов спонтанной и антропогенной организации и функционирования биосферы (или ландшафтной сферы) и ее компонентов (растительности и животного населения) на всех уровнях ее размерности и организованности - глобальном, региональном и топологическом. Важно выявление основных эволюционно-генетических и факторно-динамических процессов в биоте, их механизмов и направлений, определяющих ее современный состав, структуру и естественный экологический потенциал
Палеогеографические особенности формирования растительности
Сложная пространственно-географическая структура современного растительного покрова юга Восточной Сибири, с довольно четкими провинциальными его чертами, обусловленными региональными особенностями рельефа и климата, формировалась на протяжении всего позднего кайнозоя. Эти «провинциальные» различия в природных условиях существовали на всем протяжении этого периода, постепенно усиливаясь к современности. Они вносили элемент метахронности в общую картину истории развития растительности, что существенно при палеогеографических реконструкциях. Восточная Сибирь, как известно, на протяжении позднего кайнозоя прошла сложный путь развития. Ее история, как и всей Северной Азии, определялась различными глобальными и региональными факторами и, в первую очередь, изменением климата и развитием тектонических процессов рельефообразования. В соответствии с этими изменениями в природной обстановке развивалась и растительность этого региона. Плиоцен-эоплейстоценовый этап в развитии флоры и растительности на территории юга Восточной Сибири проходил в обстановке, как было показано выше, нестабильного тектонического режима (Флоренсов, 1960; Воскресенский, 1962; Логачев и др., 1964; Цейтлин, 1964; Равский, 1972; Адаменко и др, 1971; Девяткин, 1981 и др.) и прогрессирующего ухудшения климата (Синицын, 1965; Равский, Алексеев, 1960; Волкова, Вотах, Белова, 1984). К концу эоплейстоцена растительность окончательно утратила облик, характерный для Тургайского комплекса. В растительности доминировали субнеморальные сообщества - леса из ели, кедра, пихты, сосны и лиственницы, а в горах тсуги, с участием широколиственных пород (дуба, ореха, граба, липы), доходившие до широты нижнего течения Нижней Тунгуски (Цейтлин, 1964; Исаева, 1972). Они были распространены и в южной Якутии (Гитерман, 1963; Попова, 1972). В южных районах Прибайкалья и Забайкалья были развиты степные и лесостепные комплексы, появление которых было обусловлено сильной аридизацией климата в среднем плиоцене.
Плейстоценовый период был ознаменован крупными климатическими изменениями глобального характера и большой тектонической активностью, окончательно оформившей горные системы юга Восточной Сибири. Климатические и орографические факторы обусловили развитие в ряде районов Сибири оледенений. Однако большая часть Среднесибирского плоскогорья не была охвачена оледенением, а в горах юга Восточной Сибири оледенение носило горно-долинный характер (Флоренсов, Олюнин, 1965). Об интенсивности и периодичности плейстоценовых похолоданий и соответственно выраженности их в палео и современных ландшафтах пока нет единого мнения. Большинство исследователей насчитывают четыре этапа оледенений и три межледниковых периода. Последним было самаровское оледенение, после которого развитие растительности и ландшафтов юга Восточной Сибири проходило без серьезных нарушений. Плейстоценовый период характеризовался сложными преобразованиями в растительности (Гричук, 1959; Боярская, 1961; Гитерман, 1963; Цейтлин, 1964; Гитерман, Голубева, 1965; Исаева, 1972; Белова, 1975, 1985; и др.). Следует отметить, что для большинства районов юга Восточной Сибири, как в неледников ых, изменения в растительности и ландшафтах не носили катастрофического характера, о чем свидетельствуют лесные или полулесные пыльцевые комплексы из отложений того времени (Боярская, Малаева, 1967; Белова, 1985). К этому времени относится становление и развитие гипоарктических (Юрцев, 1966) и тундровых (Толмачев, 1958, 1975) флористических комплексов на севере, а в горах юга Восточной Сибири -оформление пояса горных тундр и зарослей кедрового стланика. Палеоботанические материалы показали, что в периоды межледниковий во многих районах юга Восточной Сибири широко распространялась темнохвойная тайга бореального и субнеморального облика. Последнее, каргинское, межледниковье (50-24 тыс.лет назад) также было отмечено активным развитием темнохвойно-таежной растительности в южных и центральных районах Средней Сибири и в горах Саяно-Байкальского нагорья (Гричук, 1959; Равский и др., 1964; Боярская, Малаева, 1967; Филимонова, 1973; Исаева и др., 1980; Белова, 1985; Белов, Белова, 1984). Климат этого периода характеризуется как теплый и влажный, но более умеренный, чем в предыдущее казанцевское межледниковье. Он был близок к современному, но теплее. В районах более континентальных, таких как бассейн Нижней Тунгуски, были распространены лиственничные, лиственнично-сосновые и еловые с березой леса (Цейтлин, 1964; Исаева, 1972; Кинд, 1974). Следует отметить, что в лесах доминировала лиственница сибирская, которая в настоящее время замещена лиственницей Гмелина (даурской). Редколесья из ели, сосны, кедра и березы в сочетании с тундровыми сообществами достигали морского побережья (Кинд, 1974). Наступившее затем сартанское время (24 тыс. - 10 тыс. лет назад) характеризовалось общим ухудшением климата, вызвавшим в горах юга Восточной Сибири появление ледников. Сартанская ледниковая эпоха рассматривается современными исследователями как время максимального похолодания. Покровное оледенение было ограниченным по площади, однако, на обширных пространствах Восточной Сибири развивалось так называемое подземное оледенение (Величко, 1980). Ухудшение климатической обстановки вызвало изменение структуры растительного покрова юга Восточной Сибири. Сократились площади темнохвойных лесов (Белов, Белова, 1984). В северных и центральных районах Среднесибирского плоскогорья стали преобладать березовые леса и редколесья, с редкой примесью ели и кедра. В бассейне Нижней Тунгуски и в низовьях Енисея растительность приобрела лесотундровый и тундровый облик (Цейтлин, 1964; Исаева, 1972; Кинд, 1974). Для нее было характерно большое участие в сообществах полыней, маревых и других степных элементов, что говорило о наличие здесь перигляциальных степных группировок, которые образовывали здесь сочетания с тундровыми сообществами (Волкова, Волков, 1980). В районах Нижней и Средней Ангары в этот период были распространены сосновые и березовые леса и редколесья с лиственницей, в сочетании с зарослями ерников, болот и криоксерофитных полынно-разнотравных сообществ (Гричук, 1959; Боярская, 1961; Равский и др., 1964). В долинах рек узкими полосами сохранились еловые леса (Лаухин и др., 1980).
В растительности горного обрамления Южной Сибири на склонах доминировали холодные темнохвойные леса с бедным по составу травяным покровом и преобладанием вересковых кустарничков, на юге - елово-кедровые леса, в северных районах - еловые. Здесь же широко были распространены редкостойные лиственничники из лиственницы Гмелина (даурской) с подлеском из березки кустарниковой. В высокогорьях формировались горные тундры и местами аль линотипные сообщества (Тюлина, 1967; Белова, 1975). В межгорных котловинах значительные площади занимали горные петрофитные степи с доминированием полыней, злаков и маревых (Виппер, 1962; Голубева, 1972; Белова, 1985). На север степные сообщества проникали далеко в Якутию (Гитерман, 1963; Попова, 1972).
Среднемасштабные и крупномасштабные карты растительности
Начиная с 80-х годов и до настоящего времени отмечается повышенный интерес к среднемасштабному картографированию растительности. Это объясняется рядом причин. Во-первых, накопился большой и разнообразный фактический материал по растительности разных районов, нуждающийся в картографическом обобщении в виде региональных среднемасштабных карт (м. 1:300 000-1:500 000). Карты такого масштаба раскрывают достаточно полно общие закономерности растительности, ее состава и структуры, в связи с особенностями геологического строения территории, ее рельефа, мезоклимата и других компонентов ландшафтов (Грибова Исаченко, 1972). Во-вторых, возрос интерес к таким картам со стороны практиков, т. к. среднемасштабные универсальные геоботанические карты сочетают в себе достаточную региональную обзорность с большим количеством конкретной и географически достоверной информации о составе и структуре растительных сообществ, что необходимо при разработке (проектировании, экспертизе и др.) и реализации различных хозяйственных мероприятий. Несомненно, стимулированию интереса к среднемасштабному универсальному геоботаническому картографированию способствовало также появление и быстрое совершенствование аэрокосмических материалов, как іфинципиально нового источника информации о растительном покрове. Они требовали совершенствования методики картосоставления и обеспечивали получение более объективной информации о пространственных характеристиках структуры растительных сообществ.
Это, конечно, не означает, что раныие не проводились работы по составлению среднемасштабных карт Ранее опыт такого картографирования был получен нами при картографическом изучении растительности южной тайги Средней Сибири (Белов, 1967, 1969). Карта растительности Северного Прибайкалья (м. 1:500 000) Работы по составлению универсальной среднемасштабной геоботанической карты были выполнены в лаборатории биогеографии Института географии СО РАН как часть комплексных исследований районов зоны БАМ с применением аэрокосмических материалов. Они выполнялись в творческом содружестве с Госцентром «Природа». Картографические работы охватывали большой регион Северного Прибайкалья к северу от 54 с.ш. Сюда входят территории, включающие Баргузинский, Икатский, Байкальский и Верхне-Ангарский горные хребты, Баргузинскую, Верхне-Ангаре кую и Северо-Байкальскую межгорные котловины. В задачу исследований входило определение возможности использования аэрокосмических материалов при среднемасштабном геоботаническом картографировании, разработка соответствующих принципов и методов составления карт и создание универсальной среднемасштабной карты растительности на этот регион. Картируемый регион является узловым для понимания многих природно-ландшафтных и биотических закономерностей в зоне контакта двух крупных природных и ботанико-географических областей - Средне-Сибирской и Байкало-Джугджурской (Сочава, Тимофеев, 1968). Поэтому создание для него среднемасштабной карты растительности представляло большой научный и методический интерес. Кроме того, карта могла иметь самостоятельное значение в качестве детальной картографической модели растительного покрова уникальной природной системы, неотъемлемой частью которой является оз. Байкал В этом плане ее научно-информационная ценность резко возросла впоследствии, после номинации этой территории в качестве участка природного наследия ЮНЕСКО.
Цель и задачи проводимых картографических исследований, а также особенности самих аэрокосмических материалов, определили этапы работ и выбор основных методических приемов, обеспечивающих последовательность и логику процесса составления среднемасштабной геоботанической карты с использованием космических снимков (Белов, 1980). В процессе составления карты растительности Северного Прибайкалья, наряду с обычными литературными, фондовыми, лесоустроительными, землеустроительными и другими материалами о растительности и других компонентах природы этого региона, были использованы космические черно-белые и спектрозональные (синяя и фиолетовая серии) фотоснимки среднего и мелкого масштабов с высоким разрешением, космофотоплан в заданном масштабе карты, а также авторские материалы по растительности различных районов этого региона. Кроме того, были привлечены разнообразные картографические материалы по отдельным компонентам природной среды - геологические, геоморфологические, почвенные, климатические и другие тематические карты. Комплексному использованию этой информации способствовало то, что геоботаническое картографирование проводилось в рамках сопряженного тематического картографирования (Белов, Пластинин, 1983). На предварительном этапе нами была проведена оценка пригодности материалов космической съемки для составления универсальной геоботанической карты. При этом определялась возможность получения необходимой информации о растительном покрове, а именно: а) о флористических и структурно-ценотических особенностях растительных сообществ - видах доминантах и содоминантах основных ярусов, развитости ярусов, бонитете и возрасте древесных пород; б) о динамических особенностях растительности, определяемых главным образом антропогенными факторами -пожарами, промышленными рубками, выпасом, распашкой земель и т.д.; в) об экотопических связях растительности, о положении растительных сообществ в мезо - и макрогеосистемах и т.д.; г) о пространственных (геометрических) характеристиках растительных сообществ (выраженность и характер их границ и др.) (Белов, 1984). Анализ отечественного и зарубежного опыта (Виноградов, 1976) геоботанических исследований с применением аэрокосмических материалов показал, что примеров собственно картосоставительских работ к тому времени было немного, и для их обеспечения требовались очень детальные фотоснимки. Прямое дешифрирование космических снимков с установлением требуемых характеристик растительности оказалось затруднительным. Эти трудности породили необходимость разработки специальных методов получения косвенной информации о растительности со снимков, таких как индикационный, ландшафтный, ландшафтно-индикационный и т.д. (Востокова, 1968; Востокова, Скатерщиков, 1978; Востокова, Кельнер, 1980). Они основываются на установлении качественной коррелятивной зависимости особенностей растительности от других компонентов природных комплексов, информация о которых может прямо сниматься с космических фотоснимков. Эта информация затем интерпретируется в геоботаническом плане.
В своей основе эти методы опираются на важное свойство аэрокосмических снимков - комплексно-синтезированный характер информации фотоизображения земной поверхности на них. Б.В.Виноградов (1976) такое совмещение компонентов природной среды на одном космическом фотоснимке называл факторной генерализацией. Анализ имеющихся в нашем распоряжении космических материалов показал, что они представляют большую ценность для целей среднемасштабного картографирования, но только в комплексе с другими источниками информации, традиционно используемыми при картографировании растительности. Космические снимки обеспечивали получение главным образом пространственных характеристик растительных сообществ, что позволило проводить так называемое «разграничительное дешифрирование растительности» (Виноградов, 1976). Что касается сведений о качественных особенностях сообществ и динамических отношений между ними, то они были получены в основном традиционными методами натурных работ.
Картографирование оценки экологического (функционального) потенциала растительности
Карты оценки экологического (функционального) потенциала растительности стали активно разрабатываться для районов юга Восточной Сибири в рамках резко возрастающей антропогенной нагрузки на растительность и природные комплексы в целом в результате интенсификации процессов комплексного хозяйственного развития и освоения природных ресурсов восточных регионов страны (Белов, 1975). Проблемы рационального природопользования и охраны природной среды осваиваемых территорий потребовали нового подхода своего решения. Особенностью этих процессов освоения природных ресурсов районов юга Восточной Сибири являлись их большой масштаб территориального охвата и сжатые сроки реализации. Сроки освоения просматривались до 1990-2000 гг, т.е. примерно за 10-15 лет с использованием современных технологий производства предполагалось достичь высоких показателей утилизации природных ресурсов. Такое комплексное освоение природно-ресурсного потенциала районов юга Восточной Сибири должно было оказать сильное воздействие на природу и в первую очередь на растительность осваиваемых территорий. Поэтому в постановлении Совета Министров СССР (декабрь 1972 г) «Об усилении охраны природы и улучшении использования природных ресурсов» была четко обозначена задача научного обеспечения решения экологических проблем, возникающих в процессе освоения.
Такие работы проводились в лаборатории биогеографии Института географии СО РАН в рамках провозглашенных государственных программ, таких как освоение природных ресурсов Ангаро-Енисейского региона, зон БАМ и КАТЭК, а позднее и других осваиваемых районов Прибайкалья (Белов, 1975; Белов, Лавренко, 1977; Лавренко, 1977; Белов, Волкова, Давыдова, 1998). Перспективность таких исследований была точно и высоко оценена В.Б.Сочавой (1979) и подтверждается современной востребованностью результатов экологической оценки растительности со стороны практики природопользования. Карта зонирования Ангаро-Енисейского региона по основным функциям растительности (м. 1:10 000 000). Первые разработки идеологии функциональной оценки растительности были предприняты нами в рамках решения экологических проблем освоения природных ресурсов Ангаро-Енисейского региона (АЕР). Эти исследования были нацелены на прогнозирование охраны и рационального использования природных ресурсов АЕР на 2000 г. как часть прогноза развития производительных сил региона.
Регион включал территории Иркутской области, Красноярского края и Республики Тувы, общей площадью около 3,3 млн. кв. км. К 2000 г. АЕР должен был войти в число ведущих индустриально-промьппленных регионов страны. Регион отличался богатейшими растительными ресурсами. Здесь было сосредоточено около 20,5 млрд. куб. м. запасов древесины. Эти ресурсы должны были использоваться в лесоперерабатывающих отраслях промышленности, сельском хозяйстве, пищевой и фармацевтической промышленности, санаторно-курортном деле и других отраслях хозяйства. Освоение растительных ресурсов региона должно было сопровождаться большими деструктивными изменениями в его растительном покрове. Это, в первую очередь, промышленная рубка и естественное восстановление леса на площадях в несколько сотен тысяч га ежегодно, поскольку средние запасы древесины в насаждениях региона составляют 150-200 куб.м./ га, а общие объемы заготовок древесины предполагалось довести до 80-90 млн. куб. м.
Развитие промышленного и селитебного строительства должно было привести к активизации техногенного воздействия на растительность пригородных и зеленых зон новых городов и промышленных поселков. Строительство каскада новых ГЭС на Ангаре и Енисее должно было привести к затоплению около 3 млн. га речных террас с лесами, имеющими запасы древесины около 120 млн. куб. м., лугами, кустарниково-болотной растительностью. Резко должны были возрасти и рекреационные нагрузки на растительность зеленых и пригородных зон городов и поселков. Ожидалось резкое возрастание масштабов пирогенного воздействия на лесную растительность региона. Усиливалось использование естественных пастбищ, главным образом в степных и лесостепных районах. Многие антропогенные изменения в структуре растительности, естественно, должны были сопровождаться усилением таких отрицательных явлений как водная и ветровая эрозия земель, термокарст, солифлюкция, заболачивание и т.д. Эти изменения должны были затронуть и все биоценотические связи с последующим изменением спонтанных зооценозов. При этом следует отметить, что районы АЕР характеризуются напряженным течением ландшафтообразующих процессов, что говорит о невысокой устойчивости геосистем. Целевое или нецелевое нарушение растительности в таких геосистемах вызывает отклонения, амплитуда которых значительно сильнее, чем в районах европейской части страны. Восстановление же растительного покрова естественным путем происходит медленно, а в ряде случаев изменения приобретают необратимый характер. Временные масштабы восстановления и хозяйственной деятельности чаще всего несопоставимы. Поэтому проблемы охраны и рационального использования растительности региона было необходимо решать на прогностической основе с оценкой ее экологического потенциала. На необходимость прогностического подхода в решении экологических проблем неоднократно указывал В.Б.Сочава (1973, 1974, 1979). Они придавал большое значение общегеографическим и частным (отраслевым) прогнозам.
К числу важнейших, на наш взгляд, относится геоботанический прогноз, объектом исследований которого является растительный покров того или иного региона. Задача его заключается в оценке современного состояния растительности, выявлении характера и направлений основных динамических изменений в ней, как естественных, так и антропогенных и, главное, ответить на вопрос, как изменится растительность в будущем и сможет ли она выполнять свои основные экологические функции в оптимальном режиме. Имея такую информацию, можно прогнозировать и планировать различные хозяйственные режимы рационального природопользования. Из этого видно, что основой для разработки прогнозно-рекомендательных построений является оценка экологического потенциала. Соответственно, вопросы рационального использования и охраны растительности АЕР было принято целесообразным решать на основе оценки и учета многофункциональной экологической роли растительности. Здесь имелись в виду ее полисырьевые, ландшафтозащитные, экосистемные, социальные и другие функции. Рациональное использование растительности при этом предполагало такой тип хозяйствования, при котором растительность сможет исполнять свои функции неопределенно долгое время в оптимальном режиме.
В тоже время, следовало учитывать, что, как было показано выше, в растительности АЕР будет преобладать деструктивный тип изменений растительности под прямым или косвенным воздействием хозяйственных мероприятий. Это потребовало подхода в решении вопросов долгосрочного прогнозирования освоения растительных ресурсов региона с позиции выделения предпочтительных или основных функций растительности того или иного района. Они должны были определять тип и режим природопользования на этой территории. Такое зонирование на основе оценки предпочтительных или основных функций растительности было выполнено нами для основной части Ангаро-Енисейского региона. Была составлена специальная мелкомасштабная обзорная карта (м. 1: 10 000 000) основных функций растительности (Рис. 13). Главное внимание было уделено таким функциям, как ландшафтостабилизирующая, биостационная, водоохранная, древесно-ресурсная, орехово-ресурсная, рекреационная и др.
