Форма и характер границ заповедников

До недавнего времени форме заповедной территории достаточного внимания не уделяли. На необходимость поиска лучшей конфигурации заповедника обратила внимание Л.И.Милкина (1975). Лучшей она считает конфигурацию, способную сохранить географическую репрезентативность, совокупность биогеоценозов при наименьшей площади и включающую сплошные ландшафтные профили. В этом случае рельеф местности играет далеко не последнюю роль при установлении очертаний и характера границ заповедника.

Структура и состав биоты во многом определяются особенностями рельефа. Поэтому при установлении конфигурации границ заповедников в натуре с ними приходится считаться в первую очередь. Организация заповедников в горных и равнинных районах имеет существенные различия.

Говоря о том, что форма ООПТ должна быть такой, чтобы при минимальной площади охватывать все разнообразие первичных экологических условий, подчеркивает необходимость расположения их на всех гипсометрических уровнях основных геоморфологических макроструктур противоположных мегасклонов. Наиболее подходящими для этого формами будут сплошные ландшафтные профили. Направление, протяженность, число и размеры таких профилей определяются в этом случае главным образом структурно-литологическими и геоморфологическими особенностями каждого конкретного региона.

В горах складчатого типа этому требованию отвечают сплошные профили, направленные поперек структурно-литологических зон через наиболее высокие вершины. Такими должны быть заповедные профили на всей территории Карпат. Конкретные направления профилей определяются характером горизонтального расчленения всей горной системы и ее отдельных районов. При параллельном, кулисном расчленении и виргации горных хребтов первоначальное основное направление сохраняется на всем протяжении. Кулисное расчленение — расположение хребтов, когда от главной водораздельной цепи отходят под острым углом отроги, не принимающие направления ее простирания. Кулисным направлением называют и такое, при котором параллельные цепи, слагающие горную страну, как бы сдвинуты одна относительно другой в одном и том же направлении. Виргация - веерообразное расхождение складок горных пород, сопровождающееся их постепенным погружением.

Узкие профильные эталонные заповедники жизнеспособны лишь в условиях природного или близкого к нему окружения. В тех случаях, когда растительный покров прилегающих территорий подвергся существенным антропогенным изменениям, их целесообразно размещать не по азимуту, а привязывать к бассейнам рек, секущих структурно-литологические зоны поперек.

Установление границ заповедника, рассматриваемого как геосистема — важная составная часть его проектирования, от которого в дальнейшем зависит действенность сохранения его природного комплекса.

За рубежом форме ОПТ стали уделять внимание в связи с развитием идей островной биогеографии применительно к практике охраны природы. Полагали, что можно предложить некоторые геометрические принципы, оптимизирующие структуру резервата и позволяющие более надежно сохранить его видовое богатство. Форму круга исследователи считали наиболее подходящей, поскольку она минимизирует расстояния перемещения внутри резервата. В случае удлиненной формы (в виде полуострова или прямоугольника) скорость расселения в направлении отдельных частей рефугиума из его центра может быть настолько мала, что сохраняется перспектива локального вымирания, так как эффективная площадь резервата заметно сокращается.

При сравнении круглых или квадратных резерватов с прямоугольными видно явное преимущество первых. Еще в большей степени это относится к сильно вытянутым участкам. Здесь даже узкая опушечная полоса может сильно изменить состав биоты внутренней части. Из всех геометрических фигур одинаковой площади наименьший периметр имеет круг. Приближение конфигурации заповедника к кругу сокращает протяженность границ заповедника и тем самым снижает число точек соприкосновения с соседними антропогенными территориями.

О степени оптимальности формы конкретного заповедника можно судить путем сравнения ее с кругом. Для этой цели использована формула

где D - индекс формы участка; Р - периметр участка; π = 3,14; А - площадь участка (в кв.км). Расчеты показывают, что при круглой форме D = 1,0; при прямоугольной D = 1,2; в случае удлиненного прямоугольника D = l,64; при ленточной форме D = 1,96, а при форме с большой протяженностью границ эта величина возрастает в несколько раз.

Наши заповедники чрезвычайно сильно варьируют по своей конфигурации — от почти круглой или квадратной, до очень сложных геометрических фигур с извилистой границей.

Превращение заповедной территории в материковый остров может «проходить» стадию полуострова. Закономерности распределения видов на полуостровах, естественно, имеют свои особенности, которые следует учитывать при инвентаризации биоты.

Считается, что в биогеографическом отношении полуострова представляют определенный интерес, так как на них видовое разнообразие часто бывает ниже по сравнению с материком. В пределах полуострова видовое разнообразие сокращается от «основания» к «вершине». Это объясняют различными гипотезами.

1. Гипотеза равновесия, т. е. «колонизация — вымирание». Конфигурация полуострова делает материк главным источником видов, колонизирующих полуостров, причем только в одном направлении. Популяция вида в удаленной от материка точке становится пришлой и скорее всего исчезнет. Градиент снижения разнообразия от основания к вершине полуострова, таким образом, представляет собой динамический баланс между исчезновением и реколонизацией. Только наиболее приспособленные «колонизаторы» достигают вершины, часто компенсируя локальное исчезновение видов.

2. Гипотеза продолжающейся колонизации. Разнообразие формируется после исчезновения с полуострова видов по тем или иным причинам. Другие виды заселяют освободившиеся места вдоль полуострова, пока исчезновение не уравновешивается процессом вторжения.

3. Гипотеза гетерогенности среды. Разнообразие местообитаний и, следовательно, разнообразие видов сокращается от основания к вершине полуострова.

4. Гипотеза градиента среды. Предполагается постепенное изменение условий среды обитания (температуры, влажности и пр.) по полуострову и соответствующее распределение по нему видов с разным отношением к этим факторам.

5. Гипотеза барьеров. На полуострове существуют барьеры, препятствующие расселению. Особенности распределения видов отражают неодинаковую их способность к преодолению этих барьеров по направлению от материка к вершине полуострова.

Сравнивая гипотезы, объясняющие характер распределения видов на территориях, напоминающих полуострова конфигурацией и оторванностью от прочих природных сообществ, замечаем, что и в этом случае «работают» основные принципы островной биогеографии. Но здесь действует еще одно правило: расстояние, на которое расселяются организмы внутри резервата, минимизируется по мере того, как отношение периметра к площади сокращается.

При использовании индекса формы (D), показывающего отклонение конфигурации охраняемой территории от идеальной (круга), затушевываются такие структурные характеристики, как протяженность границ (периметр) и величина площади, которые очень важны для понимания процессов, происходящих на охраняемых природных территориях. Заповедники могут иметь одинаковые (или почти одинаковые) индексы формы при огромной разнице площадей. Поэтому целесообразно обратиться к иным критериям, которые отражали бы и особенности формы, и своеобразие границ, и величину охраняемого участка.

Важными характеристиками, соотношение которых позволяет получить интегрированные показатели состояния территории и населяющих ее видов (сообществ), будут отношение длины границ к площади и площади к длине границ. Эти критерии близки между собой, но один из них (Р/А) в большей степени характеризует территорию со стороны ее линейных параметров, а второй (А/Р) акцентирует внимание на площади. Когда территория изолирована и внешняя граница представляет собой опушку, первый критерий более удобен, так как он позволяет судить об экологической проницаемости границ ОПТ.

Если заповедник имеет форму квадрата, то при площади 1 кв км отношение периметра к общей площади равно 4, т.е. на 1 кв км приходится 4 км границ. При величине заповедника 100 км этот показатель уменьшается до 0,4 (400 м на 1 км и т.д.), т.е. при уменьшении общей площади индекс стремительно увеличивается, и при некотором критическом ее значении (разном в различных условиях) внешнее влияние на природу заповедника становится особенно сильным.

Опушка может вносить существенные изменения в видовую структуру центра, особенно маленьких заповедников. Поэтому круглая форма может ослабить воздействие опушки на внутреннюю часть охраняемой территории, а удлиненная, наоборот, усилить. В связи с этим возникает важный вопрос влияния опушек на флору и фауну ООПТ. Значение опушек может быть отражено через критерии Р/А, т.е. периметра, отнесенного к площади.

Краевые местообитания привлекают некоторые охотничьи виды, поэтому в практике ведения охотничьего хозяйства опушечный эффект расценивается как положительный. У других видов отношение к опушке иное. Но самое главное то, что опушка может повлиять на видовое разнообразие охраняемой флоры и фауны внутри заповедника.

Опушечное воздействие необычайно разнообразно: возрастает число светолюбивых видов растений, бабочек и специфических видов птиц; изменяется микроклимат из-за изменения светового и температурного режима; возрастает сила ветра, что при неблагоприятных метеорологических условиях может повлечь за собой ветровал и ветролом. Изменение растительности (и видового состава, и структуры) привлекает большое число древесно- и кустарникоядных млекопитающих, в частности различных оленей. Изменение ветрового режима на опушках способствует более быстрому проникновению в глубинные части заповедника сорных и чуждых видов и постепенной смене растительности. Опушечный эффект проявляет себя особенно сильно, когда охраняемая территория или отдельные ее фрагменты невелики или неправильной формы, или когда переход между природными и антропогенно-модифицированными местообитаниями достаточно резкий.

Специфические виды опушечных растений в небольших изолированных резерватах способны оказать существенное влияние на флористический состав их внутренней части, так как считают, что распространение диаспор в центре маленьких участков происходит в большей степени за счет опушечных видов. В конце концов, этот процесс меняет видовую структуру всего лесного участка. Очень мелкие или неправильной формы лесные резерваты не в состоянии поддерживать популяции растений, обычных для глубинных частей леса.

Изменения, происходящие в связи с опушечным эффектом, идут в определенной последовательности. Эти изменения проходят по крайней мере три этапа. Различают две фазы приспособления организмов к фрагментации леса. Во время первой виды приспосабливаются к изменившимся экологическим условиям. В течение второй виды подвергаются демографической случайности, возникают генетические проблемы, связанные с минимальной величиной популяции.

На какое же расстояние влияет опушка леса? Исследования показывают, что главные изменения растительности в глубине леса, вызываемые опушкой, наблюдались в зависимости от экспозиции на расстоянии 10-30 м. Несколько иное положение было с птицами. Путем размещения искусственных гнездовий на разном расстоянии от опушки установлено, что усиление хищничества, под влиянием опушки, распространялось до 300-600 м в глубину леса.

Если принять 600-метровую полосу опушечного влияния, то тогда даже круглые резерваты площадью 100 га не в состоянии поддерживать в своих пределах настоящих лесных птиц. Поэтому предполагают, что минимальные лесные резерваты должны занимать по крайней мере несколько сотен гектаров сплошного леса. Для долговременного выживания лесных видов понадобится охраняемая территория значительно большей площади.

Поскольку в мелких лесных резерватах опушки служат деструктивным элементом, то за счет сокращения их протяженности можно несколько оптимизировать их пространственную структуру. В них не рекомендуется проводить мероприятия, которые увеличивают линейные размеры опушек. В связи с этим во внутренних частях резервата нельзя проводить никаких рубок, а в случае крайней необходимости их следует переносить как можно ближе к опушке и сосредоточивать в одном месте. Если участки окружены неблагоприятными преобразованными ландшафтами, то отношение периметра к площади отрицательно коррелирует с плотностью популяции птиц и млекопитающих. Сохранение исчезающих видов становится особенно трудным на территориях с высоким соотношением периметра и площади, т.е. при большой протяженности границ резервата.

Рассмотренный феномен приходится учитывать при анализе охраняемых территорий различной величины и расчлененности. Он имеет непосредственное отношение к проблеме «один большой или несколько маленьких» резерватов и свидетельствует не в пользу последних. Концепция опушечного (краевого) эффекта важна для разработки мер управления охраняемыми территориями, в частности для поддержания видового разнообразия. Она позволяет логично связать конфигурацию резерватов с характером их границ, так как опушечный эффект бывает особенно четко выражен вблизи границ заповедников и усиливается по мере увеличения степени их изоляции. Оптимизация размеров ООПТ невозможна без учета таких характеристик, как конфигурация и характер границ (протяженность, степень извилистости, экологическая проницаемость и др.).

Принцип опушечного эффекта приложим в первую очередь к очень небольшому числу маленьких (до 500 га) заповедников или их участков, расположенных преимущественно в лесостепях и степях. Учет пространственной структуры с целью минимизации воздействия опушек на внутренние охраняемые сообщества особенно важен при организации небольших заповедников в старообжитых районах.

О значении территориальной структуры заповедника для успешного сохранения природных комплексов можно судить по другому показателю, а именно по отношению площади к периметру — А/Р. Он отражает степень экологической оптимальности территории, а следовательно, и природоохранной ценности того или иного резервата. Чем выше показатель А/Р, тем большую приоритетность представляет конкретная территория в иерархическом ряду ОПТ. Высокий показатель А/Р отражает более благоприятные условия для существования видовых популяций животных.

В США для 94 самых крупных национальных парков был рассчитан критерий А/Р и сопоставлен с их конфигурацией. Если отношение площади к периметру выражается небольшим значением, то среднее расстояние от любой внутренней точки до границы резервата невелико, и сохраняемая биота в значительной степени подвержена влиянию разных случайностей. При высоком значении критерия А/Р, например при оптимальной конфигурации и большой площади, среднее расстояние от любой точки до границы охраняемого участка возрастает, и его экологическая защищенность повышается.

Пространственные геометрические характеристики резерватов позволяют получить объективные критерии, приобретающие особую ценность при сравнительном анализе. Ранжирование ОПТ по этим критериям отражает степень их экологической защищенности и, следовательно, надежности. Критерий А/Р рассчитан для 61 заповедника России и их обособленных участков, причем последние принимаются как самостоятельные природоохранные единицы.

Данные позволяют сделать некоторые обобщения. По мере увеличения отношения А/Р охраняемые природные комплексы становятся экологически более устойчивыми за счет удаления центральной части от периферической, т.е. от внешних границ. Правомочно признать преимущество крупных ОПТ оптимальной формы. Но это не снижает природоохранной ценности заповедников других форм. Правда, последние требуют особых мер по управлению территориальной структурой, а в некоторых случаях и динамикой природных процессов.

По мере уменьшения критерия А/Р охраняемые природные системы приобретают большую экологическую неустойчивость, что влечет за собой необходимость усиления охраны и разработки комплекса мер по оптимизации территории за счет изменения ее конфигурации. Сложные границы, наличие углов и выступов, напоминающих полуострова, сильно вытянутая форма ОПТ позволяют однозначно судить о сильной незащищенности их внутренних частей.

Дата добавления: 2015-07-14