Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Материалы, методы и организационные основы исследования 14
1.1. Районы, тематика и материалы исследований 14
1.2. Методические подходы, выполненных исследований и экспедиционных работ 22
1.2.1. Учет наземных позвоночных животных как методическая основа для оценки и инвентаризации биоразнообразия 22
1.2.2. Методы изучения состояния ландшафтов и местообитаний диких животных 35
1.3. Основные термины и определения 40
Глава 2. ГИС как универсальный инструмент для решения задач экологии, природопользования и охраны окружающей среды 45
2.1. Применение ГИС - закономерный этап развития задач охраны окружающей среды и природопользования 45
2.1.1. Основы и принципы геоинформационных систем 45
2.1.2. Опыт использования технологий ГИС для решения экологических задач 51
2.2. Географические базы данных в природопользовании и охране природы 61
2.2.1. Экологические базы данных и этапы их развития 61
2.2.2. Автоматизация картографирования и моделирования на основе географических баз данных 64
2. 3. Универсальный алгоритм организации ГИС в региональном природопользовании 69
2.3.1. Алгоритм создания региональных ГИС для решения большинства стандартных природоохранных и природопользовательеких проблем 70
2.3.2. Специфика природоохранных ГИС-приложений в Приморье 74
Глава 3. Методические вопросы оценки биоразнообразия 89
3.1. Структурные уровни оценки биоразнообразия 89
3.1.1. Видовой уровень оценки живой природы 89
3.1.2. GAP-анализ как новый метод для оценки видового разнообразия 110
3. 2. Качественные и количественные оценки популяций животных основа практической инвентаризации регионального биоразнообразия 113
3.2.1. Методы оценки численности и плотности населения популяций наземных позвоночных животных 113
3.2 2. Ресурсные учеты охотничье-промысловых животных 130
3.3. Основы инвентаризации и мониторинга составляющих биоразнообразия на экосистемном уровне 138
3.3.1. Специфика инвентаризации и мониторинга БР в современных условиях 138
3.3.2. Экосистемный подход к инвентаризации биоты 140
Глава 4. Развитие традиционных подходов для сохранения биоразнообразия на основе технологий ГИС 154
4.1. «Краснокнижные» виды: принципиальные основы сохранения и мониторинга популяций 154
4.1.1. Возможности и ограничения видо-популяционного уровня охраны природы 154
4.1.2. Объектно-ориентированная охрана видов в региональном масштабе 159
4.2. Обоснование особо охраняемых природных территорий (информационный аспект) 176
4.2.1. Выбор и обоснование границ ООПТ, функционально обусловленных различными требованиями региональной природоохранной стратегии (бассейн р. Бикин) 178
Глава 5. Парадигма "устойчивого развития" и ее реализация в региональном природопользовании 193
5.1. "Устойчивое развитие" - базис неистощительного использования природных ресурсов и сохранения биоразнообразия в современных условиях 193
5.1.1. Использование опыта и традиционных занятий коренных народов для сохранения биоразнообразия и устойчивости экосистем. 194
5. 2. Традиционный опыт и знания коренных малочисленных народов как условие сохранения биоразнообразия и устойчивого развития в бассейне р. Бикин 203
5.2.1. ТТЛ "Бикин": комплексный проект устойчивого развития и сохранения биоразнообразия 203
Основные положения и выводы 223
Литература 228
Приложения 274
- Учет наземных позвоночных животных как методическая основа для оценки и инвентаризации биоразнообразия
- Специфика природоохранных ГИС-приложений в Приморье
- Экосистемный подход к инвентаризации биоты
- ТТЛ "Бикин": комплексный проект устойчивого развития и сохранения биоразнообразия
Введение к работе
Актуальность. В ряде официальных документов высокого ранга (Конвенция по биологическому разнообразию, Повестка XXI века, Рамочная Конвенция по изменению климата...) была признана насущная необходимость принятия срочных мер по снижению темпов потерь биоразнообразия (БР) в современном мире. Грандиозность и сложность этой проблемы предопределило появление концепции сохранения БР в последние десятилетия XX в. В соответствии с ней признается, что БР определяет механизмы регуляции и стабильности биологических систем, формирует главный параметр эволюционного процесса и стержень устойчивости современной жизни, составляет основу видообразования, генофонда популяций и структуры сообществ (Чернов, 1991; Алещенко, Букварева, 1991; Соколов и др., 1994, Лущекина, Неронов, 1996 и мн. др.).
Водоплавающие 'птицы представляют собой удобный объект для наблюдений в природе: их сообщества обладают высоким таксономическим и экологическим разнообразием; хорошо изучены особенности их биологии и пространственного распространения; разработаны методы оценки обилия, средства мониторинга и меры охраны, что позволяет сосредоточиться на объектной постановке новых задач, в том числе и по проблеме БР в конкретных районах, для определенных популяций и на интересующих уровнях экосистем.
Сложность основных положений БР, необходимость рассмотрения и анализа значительных объемов исходной информации обусловливает привлечение современных информационных технологий к процессу его познания, а сам процесс изучения диктует обязательность сочетания таксономических, экологических, биогеографических и эволюционных методов исследований, что определяет последовательное развитие как собственно биологического комплекса наук, так и потребность в осуществлении междисциплинарных работ с привлечением различных специалистов.
Необходимость осуществления сложных интегрированных процедур в процессе принятия решений сделала насущным привлечение нового научного подхода, базирующегося на основе использования геоинформационных (ТИС) технологий. Последние позволяют организовывать, обрабатывать и анализировать пространственно ориентированную информацию, что обеспечивает принципиально иное развитие метода эколого-географического картографирования и фактически.
представляет собой новый уровень (способ) интеграции\структурирования информации в географии, биологии, экологии и природопользовании.
Тем не менее построение систем обработки информации для адекватного использования экологических данных представляет весьма непростую задачу, а существующие способы представления этих данных и информационные компьютерные приложения часто страдают от узкого подхода к решению задач в рамках одной дисциплины. Разработка ГИС зачастую выполняется исходя из опыта и представлений самих разработчиков, что затрудняет использование ГИС потребителями, но в то же время степень реализации даже стандартных возможностей геоинформационных систем все еще невелика как из-за неразработанной и плохо адаптированной методологической и идеологической основы, так и из-за дефицита удачных разработок и нераспространенности примеров успешного практического исполнения.
Руководствуясь тезисом о несомненной ценности сохранения БР в любых его формах, учитывая необходимость выбора исполнительских приоритетов и эффективных средств для достижения этой цели в регионах, был избран предмет данного диссертационно] о исследования - обобщение результатов собственных разработок и мирового опыта применения технологий ГИС для представления высокотехнологического способа практической оценки и сохранения БР и конкретных регионах, впрочем так же как и на некоторых других существующих уровнях организации биосферы. Теоретическая часть диссертационной работы базировалась на представлениях и закономерностях из нескольких дисциплин, разрабатываемых В.Е Соколовым, Ю.А. Исаковым, В.Е. Флинтом, В.Г. Кривенко, Н.Ф. Реймерсом, К.Я. Кондратьевым, В.М. Котляковым, Н.Н. Моисеевым, А.С. Исаевым, Ю.Г. Пузаченко, В.А. Розенбергом, A.M. Берлянтом, В.В. Воробьевым, Ю.К. Королевым, А.В. Кошкаревым, B.C. Тикуновым, А.А. Тишковым и другими.
Целью диссертационного исследования было методологическое обоснование системы подготовки информационной основы для изучения, оценки и сохранения биоразнообразия. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
изучить современное состояние и возможности использования новых информационных технологий для решения задач в экологии, географии, биологии и природопользовании;
выявить условия и пути применения существующих методов учета численности наземных позвоночных животных и регистрации состояния водных и лесных экосистем для оценки, инвентаризации и мониторинга биологического разнообразия на Российском Дальнем Востоке (РДВ);
предложить принципиальный алгоритм создания информационной основы, подготавливаемой посредством использования технологий ГИС. мультимедиа и телекоммуникационных сетей, для сохранения составляющих биоразнообразия с демонстрацией на конкретных примерах;
разработать оригинальный вариант сохранения биоразнообразия, неистощительного использования ресурсов леса и осуществления устойчивого развития (УР) на территории проживания коренных малочисленных народов (Северное Приморье).
Научная новизна. Тема данной диссертационной работы является новаторской, поскольку работа имеет методологическую направленность, скомпонована из методических блоков различных дисциплин и опирается на фундаментальные положения общности географического знания на стыке экологии, географии и информатики, что обеспечивает представление нового инструментального и аналитического средства для решения сложных теоретических и практических задач. Диссертантом сформулированы новые представления об использовании технологий ГИС, мультимедиа и телекоммуникационных сетей в решении задач изучения, оценки и сохранения биоразнообразия па различных природных уровнях, отдельных территориях, в лесных и водных экосистемах.
Впервые для территории Сибири и Дальнего Востока России на основе геоииформационных технологий была произведена комплексная оценка ресурсов, природных условий и состояния БР для территории проживания коренных малочисленных народов (бассейн р. Бикин). На основе полученных результатов подготовлена справочно-информационная система «Бикип» (СИС) для обеспечения управления природопользованием данной территории.
В период экспедиционных обследований была изучена структура населения птиц, характерных водно-болотных угодий юга Дальнего Востока. Работа является первым исследованием, где выявленные особенности половозрастной структуры различных популяций мигрирующих водно-болотных птиц, характеристики их относительного обилия, параметры динамики численности и территориальной
организации в период весенних и осенних миграций были использованы для обоснования практических способов оценки, инвентаризации и мониторинга БР на региональном уровне.
Впервые с использованием ГИС-тсхнологий разработана- серия автоматизированных идентификационных процедур для обоснования границ особо охраняемых природных территорий (ООПТ) различного ранга, выполняемых на основе оригинальных и стандартных процедур зонирования и комплексного ландшафтно-экологического анализа объектов БР (видов, популяций, территориальных группировок, экосистем) или природных территориальных комплексов различных масштабов.
Теоретическое и практическое значение. По результатам диссертационного исследования было установлено, что правомерно используемыми для оценки и управления компонентами БР в классификационных схемах, стратегиях управлений и планах действий должны быть виды, их популяции, биогеоценозы, местообитания животных и модельные территории. Но фактические масштабы необходимых инвентаризационных и мониторинговых работ столь велики, что требуется установление приоритетности в выборе объектов, возможное лишь при получении надежной информационной основы исследователями и лицами, принимающими решения (ЛПР).
Обстоятельный анализ наиболее распространенных методик учета наземных позвоночных животных показал, что для решения сложных многоплановых задач оценки и управления БР требуется их использование на избранной комплексной основе с обязательной организацией, обработкой и представлением данных на базе технологий ГИС, средств мультимедиа и телекоммуникационных решений. Такой подход позволяет обеспечивать уровень, приемлемый для современной оценки, инвентаризации и сравнения состояния различных природных экосистем и территорий.
В соответствии с современными технологическими возможностями в диссертации рассматриваются процедуры практической организации мониторинга состояния популяций диких живртных в различных масштабах. На конкретных примерах и, с использованием возможностей Интернет, показаны способы оперативного информационного сопровождения мигрирующих водоплавающих птиц в пределах приграничных территорий Северо-Западной Пацифики как
перспективного варианта управления их популяциями по согласованной международной программе.
Особое внимание в работе было уделено разработке принципиальных мер, способствующих сохранению знаний, традиционного образа жизни и исконных занятий коренных малочисленных народов Приморского края. Предложенная в диссертации концепция осуществления неистощительного использования лесных ресурсов и поддержания традиционных занятий коренных малочисленных народов на территории традиционного природопользования (ТТП) «Бикин» способна обеспечить практичное комплексное средство для сохранения БР и ведения особого режима природопользования в установленных границах ТТП.
Реализация работы. С практической точки зрения многие положения данного исследования являются биологическим основанием мероприятий по оценке, сохранению и рациональному использованию охотничье-промысловых животных и их местообитаний, особенно водоплавающих птиц. Для целей эффективной организации и ведения охотничьего хозяйства Приморья были подготовлены и применяются более двенадцати лет методические рекомендации по оценке летней численности населения и учету добычи водоплавающих птиц» (1987 г.). В их основу были положены географические принципы организации и анализа информации: выявление закономерностей пространственного распределения и плотности населения птиц; разноуровневое картирование мест сезонных концентраций и постоянного обитания птиц; мультифуикщюнальная регистрация объектов добычи и избирательности отстрела охотниками.
Собственные материалы многолетних полевых исследований и экспедиций диссертанта привлекшіись в качестве фактологической основы для подготовки расчетов, выводов и иллюстраций по природоохранной и экологической тематике в ГИС-проектах. Впервые нами разработана базовая структура ГИС «Амурский тигр», элементы которой последовательно вовлекаются в организацию учетных работ, популяционный анализ и мониторинг, выполняемый во второй половине 90-х годов на юге РДВ. В выполненных проектах были реализованы все доступные возможности ГНС на базе программного средства PC ARC/Info (ГИС-координатор СМ. Краснопеев) для организации, обработки и анализа данных, имеющих топологическую основу и разноплановый тематический характер.
Была разработана система мероприятий по сохранению редких и "угрожаемых" видов водоплавающих птиц в виде международных планов действий и программ, которые вошли в первоочередной комплект Комиссии по выживанию видов МСОП (IUCN/SSC Action Plans). Осуществлялась экспертиза, корректировка, добавление и редактирование материалов в международный кадастр (базу данных) по водно-болотным угодьям «A Directory of Asian Wetlands», а также подготовка экспертного заключения по статусу чирка-клокгуна для включения этого вида в Приложение III Конвенции SITES с целью принятия специальных мер охраны.
Обоснования границ территорий традиционного природопользования, особо охраняемых природных территорий и рекомендации по их расположению и оптимальной площади были использованы при разработке стратегии сохранения БР Сихотэ-Алиня, рекомендованной к исполнению губернатором Приморского края. Подготовлены и частично реализованы меры по усилению эффективности охраны Ханкайским государственным заповедником, обоснованы и внесены рекомендации по организации национального парка "Бикино-Алчанское междуречье", ТТП "Бикин", объекга Всемирного Списка Природного Наследия "Сихотэ-Алинь".
Предметом защиты являются информационные методы выявления пространственно-временных характеристик состояния биоразнообразия, которые основаны на трех принципиальных положениях:
геоинформационный подход представляет современное средство для решения сложных задач в экологии, природопользовании и охране окружающей среды;
оценка, инвентаризация и мониторинг состояния биоразнообразия в конкретных регионах и для избранных объектов могут быть исполнены на основе существующего методического комплекса, применяемого для наземных позвоночнных животных, водных и лесных экосистем, но оптимально организованного посредством ГИС, мультимедиа и сетевых компьютерных средств;
* сохранение биоразнообразия обеспечивается комбинацией оригинальных и традиционных природоохранных мер, включающих охрану видов, популяций, экосистем, а также обоснование и организацию ООПТ различного ранга, учитывающих максимальную репрезентативность составляющих биоразнообразия и индикаторы устойчивого развития на соответствующей информационной основе необходимых ГИС-проектов.
Апробация работы. Материалы и результаты исследований были доложены на 25 международных конференциях и симпозиумах. Наиболее важные из них: советско-китайский симпозиум «Геология и экология бассейна р. Амур» (Благовещенск, 1989); Management Waterfowl Populations (Астрахань, 1989); Wetland Links (Слимбридж [Англия], 1991); 7'н North American Arctic Goose Conference and Workshop (Валено [Калифорния, США], 1992); 9і* International Symposium on Waterfowl (Пиза [Италия], 1992); 12'h Meeting ICBP (Пусан [Ю. Корея], 1992J; Workshop on Trade and Environment in Asia-Pacific: Prospects for Regional Cooperation (Гонолулу [Гаваи, США], 1994); 15th Annual ESRI User Conference (Палм Спрингс [Калифорния, США], 1995); "North Pacific Marine Science Organization (PICES) Workshop on the Okhotsk Sea and Adjacent Areas" (Владивосток, 1995); Symposium on Resources, Environment and Sustainable Development in NE Asia and Its Adjacent Regions (Шеньян [Китай], 1996); 3rd IPF Workshop "Indigenous knowledge and practice at forestry and biodiversity conservation" (Лейтесия [Амазония, Колумбия], 1996); CIS BRNO'98 (Брно [Чехия], 1998); Resource Technology'98 Nordic International Symposium on Advanced Technology in Environmental and Natural Resources (Рованиеми [Финляндия], 1998); "Integrated Tools For Natural Resources Inventories In The 21" Century" (Бойсе [Айдахо, США], 1998); б' Northeast Asia and North Pacific Environmental Forum Workshop (Юэянь [Китай], 1998); 5th International Symposium. On High Mountain Remote Sensing Cartography (Арката [Калифорния, США], 1998); 4,h Annual Meeting Goose Specialist Group (Мацушима [Мияги, Япония], 1999); 10 всесоюзных и всероссийских совещаниях, главные из которых IX и X Всесоюзные орнитологическме конференции (Ленинград, 1986; Витебск, 1991); Семинар «Вопросы интенсификации охотничьего хозяйства (Москва, 1987,), II Всесоюзное совещание по лебедям СССР (Одесса, 1989); Всесоюзное Совещание по проблеме кадастра иучета животного мира (Уфа, 1989); Третья конференция пользователей программных продуктов ESRI & ERDAS в России и странах СНГ (Москва, 1997); «Стратегия сохранения водно-болотных угодий России» (Москва, 1999), а также на более чем 25 региональных конференциях, совещаниях и рабочих группах.
Публикации. По теме диссертации было опубликовано 84 работы, из которых 3 коллективные и авторские монографии. 30 работ представлены в зарубежных и международных изданиях; более 60% (52) из них опубликованы после защиты
кандидатской диссертации; треть от общего числа публикаций составляют тезисы докладов.
Структура и объем диссертации. Работа изложена на 273 страницах и состоит из введения, пяти глав, основных выводов. Она иллюстрирована 14 таблицами, 36 рисунками, включает восемь приложений. Список использованной отечественной и иностранной литературы включает 746 источников.
Учет наземных позвоночных животных как методическая основа для оценки и инвентаризации биоразнообразия
Для обеспечения современных задач оценки и инвентаризации БР сейчас привлекаются методы, которые ранее предназначались для решения узкоспециализированных вопросов, что не вполне «закрывает» существующие потребности. Но методические комбинации приемов и обработка данных с помощью современных технологий отчасти помогают решать проблему, что можно доказать на примерах соответствующего использования методик для учета диких животных. Их общее число к концу XX в. стало практически невозможно подсчитать, но явно, что таковых было разработано сотни (Аннотированный каталог..., 1988).
По современным представлениям различают четыре основных типа получения фаунистических оценок: маркировочно-возвратный, радиопрослеживательно-телеметрический, дистанционно-популяционный и традиционный (картирование, точечные учеты и регистрация животных или их следов жизнедеятельности на трансектах и площадках)1. Последний тип получения данных был главным в моих полевых и экспедиционных работах. Принципиально важный набор полевых методик приводится в капитальном труде Г.А. Новикова (1953), но большая их часть позже была модифицирована и адаптирована к особенностям различных регионов (Минеев, 1987; Организация и методика..., 1987; Всесоюзное совещание..., 1989; и мн. др.), в том числе и диссертантом для осуществления собственных исследований на Дальнем Востоке России.
Отметим, что относительные методы получения информации характерны для большинства учетных работ, предназначенных для выявления численности и обилия наземных позвоночных животных. Для повышения точности подсчетов и облегчения процедур полевой идентификации видов и полов птиц, упрощения классификационных и оценочных работ их местообитаний в таких обследованиях широко применяется различная вспомогательная техника, активно привлекаются новые технологии и инструменты (Ferguson et al., 1981; Gerss, 1985; Ross, 1985; Grattorevor, 1996; Cole, 1993; Bocharnikov, Shibnev, 1994; Курбанбеков, Сидоренко, 1985; Якоби, Небабин, 1986; Бочарников, 1992). Это было одним из важных аргументов для привлечения в этой области новых компьютерных технологий. На другом уровне при планировании поездок и экспедиций допускалось, что тран-сектный подход может быть успешно использован для изучения хорологических закономерностей распределения БР в зависимости от глобальных, региональных и локальных природных факторов и антропогенных воздействий (Соколов, Стрига-нова, 1998).
Картирование гнездования и изучение миграций птиц
При изучении гнездящихся популяций певчих птиц необходимо картирование их распространения и регистрация их распределения по наиболее важным биотопам, что требует привлечения обширных и разносторонних материалов. Именно по этой причине в имеющихся в диссертации оценках видового богатства птиц, помимо авторских неопубликованных материалов диссертанта и данных его коллег -Ю.Н. Глущенко и Ю.Б. Шибнева, использовались также результаты опубликованных исследований (Глущенко и др., 1986; Назаренко, 1968, 1971, 1979, 1984; Панов, 1973; Поливанова, Глущенко, 1975; Ел суков, 1984; Пукинский и др., 1982 и ДР-) В методическом аспекте мне пришлось разрабатывать оригинальные методики для того, чтобы найти приемлемую основу для работ по учету численности водоплавающих птиц (Бочарников, 1987а) - одного из основных объектов моих исследований, но в основном достаточно было адаптировать популярные методические приемы, хотя и в специальной комбинации. Так в частности, для оценки численности гнездящихся и летующих уток, как итоговая разработка была предложена оригинальная методика для определения численности водоплавающих птиц в летнее время на территории Приморского края, которой много лет пользуется Управление охотничьего хозяйства по Приморскому краю. Как видно из табл. 1.2. по этой методике охотпользователями в конце 80-х начале 90-х годов обследовалось около 2/3 территории Приморского края.
Численность мигрирующих птиц, главным образом изучают с помощью: 1) описания летних и зимних ареалов, выявления ключевых мест пребывания и путей пролета; 2) оценки важности отдельных районов для мигрантов; 3) выявлением непосредственных или опосредственных факторов, контролирующих ориентацию, время и расстояние перемещений птиц (Dzubin, 1978; Green, 1984; Добрынина, 1994). Все эти методы были апробированы в различных регионах, но наиболее широко применяются визуальные учеты в сезонных скоплениях с помощью бинокля в фиксированной полосе (Новиков, 1953; Шибаев, 1974; Глущенко и др., 1984; Глущенко, Бочарников, 1990). Результаты таких полевых наблюдений обобщались (обсчитывались) для выявления сезонной и годовой динамики пролета (Приложение 1).
Для выяснения сезонного размещения широко распространенных видов и получения качественных демографических и экологических характеристик уже много лет применяются методы мечения животных и особенно широко кольцевание птиц (North, 1987; Лебедева, 1962; Лебедева, Томкович, 1977; Ильичев, 1994; Добрынина, 1994). Отлов птиц ведется обычно в «узких» местах пролетных трасс, вдоль морских побережий, между гор, в долинах крупных рек. В 70-80-е годы, с участием диссертанта, кольцевание активно велось в местах концентраций птиц на линьке (Астраханский заповедник, Северный Казахстан), а сейчас отлов осуществляется орнитологами-любителями в основном на зимовках в большинстве стран Европы, Японии и США, хотя начато также и в Приморье, в период пролета воробьиных (О. Вальчук, письменное сообщение). Ранее при выявлении миграционных путей водоплавающих на РДВ мной использовались данные по возвратам колец, любезно представленные Центром Кольцевания РАН (Москва), Японским обществом изучения и охраны диких птиц, Японской Ассоциацией по защите диких гусей.
В последние годы сведения по миграциям весьма эффективно пополняются зарубежными любителями-орнитологами в процессе осуществления совместных проектов, где используются методы радиослежения и телеметрии, в том числе и с помощью спутниковых трансмиттеров (Marks, Marks, 1987; Kalas et al., 1989; Miquelle et al., 1993; Higuchi et al., 1995; Jong-Ryol, Higuchi, 1994). Для выявления социальной организации и перемещений животных используются передатчики меньшего размера и с возможностями ручной пеленгации сигналов. Диссертант принимал участие в попытке осуществления радиопрослеживания чешуйчатого крохаля в бассейне р. БикиН и миграций белых гусей с о-ва Врангель на зимовки Калифорнии. Опубликованные данные и письменные сообщения по результатам телеметрии отдельных особей водных птиц (лебедей, журавлей, гусей), полученные из Японской Ассоциации защиты диких гусей и Института орнитологии Яма-сины мной использовались для картографического подтверждения пролетных путей на РДВ.
В границах видовых ареалов мигрирующих птиц, вследствие неоднородности природных ландшафтов встречаются участки, особенно привлекательные для их концентрации в различные сезоны года. Такие места по своим свойствам могут играть исключительно важную роль в период гнездования, линьки, зимовки или поддерживать миграционные скопления в определенный период пролета. Их роль определяется как "узловых пунктов каркаса ареала видов" (Исаков, Ильичев, 1989). Выявленные мной в процессе полевых обследований такие районы на юге Дальнего Востока использовались для проведения неоднократных абсолютных либо относительных учетов в скоплениях, в том числе и для получения данных в сравнительном плане за разные десятилетия (рис. 1.2.).
Специфика природоохранных ГИС-приложений в Приморье
Картографирование ресурсного потенциала и степени его использования является традиционным подходом в ресурсоведении (Мильков, 1970, 1973; Воробьева и др., 1978; Шейнгауз, 1978; Мирутенко, 1986; Савельева, 1993 и др.), хотя методы оценки и основные подходы в данной дисциплине далеко еще не полностью разработаны. На Российском Дальнем Востоке имеется давний и интересный опыт комплексных оценок лесных ресурсов, а одно из его изначальных направлений разработок было связано с оценкой фитомассы. Позже на основе таких расчетов развивались подходы к комплексному подсчету продуктивности кедрово-широколиственных и елово-пихтовых лесов (Розенберг, 1975; Дюкарев, Розенберг, 1975; Измоденов, 1984 и др.).
С появлением возможностей использования технологии ГИС для расчетов, на этой ранее разработанной методической базе, были обоснованы новые приемы оценки потенциала недревесных лесных ресурсов на различных уровнях, применительно к территории Сихотэ-Алиня (Бочарников и др., 1996). Фактически это был один из оригинальных «рецептов» в применения геоинформационного подхода, где позже принципы расчета тестировались при лесных инвентаризациях в бассейнах рек Бикин, Йман, Самарга, Единка, Уссури (Bochamikov, 1996; Проект «Бикин...», 1994; Бочарников, 1996в; Бикин..., 1997; Бочарников, Бочарникова, 1997, 1998). Но при этом в каждом из проектов учитывалась специфика оцениваемой территория, выявлялся характер имеющихся данных, соизмерялось финансовое обеспечение всей работы с подготовкой информационной части, что в конечном итоге определяло степень детальности полученных результатов и расчетов.
В бассейне р. Бикин, недревесные ресурсы планируемой ТТП были подразделены на ряд категорий, основываясь на сгруппированном «наборе» из различных видов недревесных ресурсов и прочих «полезностеи» леса, а также учитывая существующее их разнообразие и продуктивность (урожайность) в выделенных комплексах. Ресурсная емкость их варьировала от минимальной в высокогорно-тундровых группировках до максимальной по степени потенциональной урожайности в широколиственно-кедровых лесах среднего и нижнего пояса гор (рис. 2.5). Использование стандартных процедур ГИС позволило получить различные схемы зонирования, которые были основаны на выявлении существующих участков концентрации (сгустков) недревесных ресурсов с интегрированными расчетами их значимости, доступности, степени возможной заготовки и переработки.
Любопытно, что ГИС-технологии (при правильной постановке задач) позволяют получать приемлемые схемы территориального развития даже при остром дефиците исходных материалов и невозможности проведения полевых работ. Так, при составлении концептуального плана развития бассейнов рек Самарга и Единка расчет проводился при изначально выбранных ограничениях (слабая транспортная доступность, высокие затраты на заготовку и переработку продукции, отсутствие рынка сбыта...), и они имели в своей основе, главным образом, практическую подоплеку. Как следствие такого подхода, были выбраны только главные из возможных источников дохода (лес, рыба и морепродукция), сбыт которых гарантирован (Бочарников, Бочарникова, 1997). Общий же комплекс работ-заготовок охотничьей и недревесной продукции должен был способствовать лишь удовлетворению собственных нужд населения и поддержанию их традиционного образа жизни, что важно для сохранения коренных малочисленных народов в местах их компактного проживания (Паничев, 1998).
Активное использование ПК в 90-е годы, фактическое их присутствие сейчас на столах у начальников любого ранга, позволило создавать многочисленные и разнообразные БД и справочные системы с обоснованной надеждой, что они будут использованы в практической деятельности. Одним из первых таких продуктов представления картографической информации на РДВ стала справочно-информационная система (СИС) «Бикин» (рис. 2.6).
СИС «Бикин». СУБД «Глэймор» и другие разработки для неистошительного природопользования в Приморье Проект по созданию «Плана сохранения биологического разнообразия и рационального развития территории бассейна р. Бикин, традиционно населяемого коренными малочисленными народами"» был первым из серии международных проектных работ 90-х годов. Одной из его главных особенностей было достаточно серьезное оснащение средствами ГИС для организации высокотехнологической комплексной оценки и анализа природных условий и ресурсов в средней и верхней части р. Бикин. Как следствие этого проекта, была создана СИС «Бикин» на сложной основе, состоящей из комбинации картографических тематических слоев, выполненных на программном обеспечении ARC/Info, информационных полей из тематической БД, организованной с помощью СУБД Paradox и текстовой информации из разделов отчета по проекту и аналитических записок специалистов.
Для облегчения работы с информацией, более половины, имеющихся по проекту данных, были конвертированы из текстовой формы в поля Paradox, а для просмотра карт СМ. Краснопеевым был создан оригинальный переключатель из текста на материалы ARCVIEW, принцип создания которого вызвал немалый интерес у зарубежных разработчиков компьютерных программ-приложений (Krasnopeev et al., 1995; Краснопеев и др., 1996).
Позже на этих данных, но по оригинальному алгоритму расчета диссертанта, для удэгейцев бассейна р. Бикин был разработан бизнес-план по использованию недревесных ресурсов леса, который основывался на принципах неистощительного лесопользования (Соловей и др., 1996). Фактической рассчитывающей основой его был оригинальный модуль «Дикоросы Сихотэ-Алиня», который был разработан как рабочий симбиоз прикладных разработок Delphi и Arc View. Спрограммированный С. Турчановым интерфейс СУБД, позволяет вести поиск и заполнение данных, которые имеют многопользовательский характер, вследствие того, что принятая система работы с данными локализована по нескольким массивам "растения", "сырье", "предприятия", и "продукты" (Руководство пользователя..., 1996; Бочарников, 1996в; Бочарников, Краснопеев, 1997).
На принципах этой оригинальной разработки была создана БД «Дикоросы Сихотэ-Алиня», где в качестве исходного массива данных использовался список лекарственных, пищевых и технических растений, произрастающих в границах Сихотэ-Алиня. Этот список можно было дополнять, корректировать и сортировать в зависимости от потребностей пользователей. Помимо выбора из этого списка, главное меню содержит разделы по работе с данными, отсортированными по видам продукции, предприятиям и исходному сырью (рис. 2.7). При тестировании разработки было признано, что такого рода ГИС-приложения весьма необходимы и актуальны для решения наиболее острых проблем современности не только в России, но и для зарубежного бизнеса. Так близкая постановка задач была осуществлена для коренных народов американского континента, где также было необходимо тщательное осуществление территориального планирования на сохранившихся резервациях индейцев Северной и Латинской Америке (Dumas, Hall, 1994; Filho et al., 1994; Chapin, 1994).
С разрушением системы лесо- и охотпользования в азиатской части России и, с потерей налаженных многолетних связей между производителями и потребителями с массовой сменой собственников, пользователей и арендаторов природных ресурсов появилась необходимость в использовании более специализированных компьютерных приложений, позволяющих готовить информационную основу для бизнес-планов и обоснований финансовых кредитов (займов). Опыт показал, что такие разработки должны содержать максимально практичные инструкции, детальный перечень необходимых документов, лаконичный алгоритм проведения оценки и анализа, что и было реализовано в «Методическом руководстве по оценке ресурсного потенциала территории, маркетингу и организации производства недревесной продукции леса» (Соловей и др., 1996).
Эта методика предусматривала исполнение необходимых расчетов по биологической урожайности и возможного промышленного сбора урожая грибов, орехов и других пищевых и лекарственных растений. Однако, обычные требования по созданию бизнес-плана включают также маркетинговую информацию, получить которую обычным путем для участников малого бизнеса трудно и дорого.
Экосистемный подход к инвентаризации биоты
Экосистемный подход в природопользовании стал одним из откликов на продолжающий углубляться кризис потери БР, хотя первоначально, многие его положения разрабатывались для сохранения крупных хищников (Сулей, 1989 и мн. др.). Следует отметить, что в англоязычной литературе принята достаточно свободная интерпретация термина «экосистема» - под этим может пониматься сообщество, и отдельный водоем, и болото с мшистым ельником и брусникой, и лужа на лесной опушке. И поскольку под определение «экосистема» вкладывается достаточно обширный смысл, наиболее верным признаком для выявления экосистем будет признание факта о том, что в границах конкретной экосистемы должны поддерживаться основные естественные экологические функции, такие как углеродный обмен, энергетические потоки, трофические связи, хищничество (Noss, +-Cooperrider, 1994).
В лесоводческой среде в России распространено мнение о том, что если рассматривать лес как явление системное (биогеоценотическое), географическое и историческое, то вариация признаков будет служить основой для выделения всего разнообразия типов лесных сообществ на всех этапах вековых, возрастных, восстановительных и других смен, и соответственно это обеспечивает адекватность необходимого распознавания экосистем для планирования природоохранных мер (Васильев, Савельев, 1995; Заугольнова и др., 1995 и др.).
Как было выявлено Б.П. Колесниковым, В. А. Розенбергом и их последователями, структура БР лесных экосистем формируется и поддерживается в ходе лесообразовательных процессов (ЛОП) на базе абиотических компонентов лесных биогеоценозов и представляет собой определенную иерархическую систему уровней. С практической стороны, для оценки БР следует, вероятно, понятие «экосистема» приближать к понятию «биогеоценоз» (в трактовке В. Н. Сукачева) или, в соответствии с пространственной единицей, которую выделял Ю.А. Исаков и др. (1980) в качестве "конкретной экосистемы". Тогда в этом случае появляется конкретная территория, для которой можно провести инвентаризацию, дать ее оценку или организовать мониторинг ее составляющих. Следуя этой концепции, но применяя автоматизированные, хотя и стандартные процедуры выборки материалов из географической БД с нашим участием была сделана оценка БР лесов, приближающаяся к экосистемному уровню, но по ведомственным материалам лесоустройства на государственный лесной фонд Приморья (Rozenberg et al., 1998).
Биоразнообразие лесных экосистем Сихотэ-Алиня
В процессе подготовки материалов к «Концепции сохранения БР Сихотэ-Алиня» (1998), в качестве основной идеи В.А. Розенбергом и А.В. Вертелем, было предложено выявлять типы леса на основе их пространственной однородности по ведущему признаку, что не противоречит общей практике выделения открытых систем, и может с определенными оговорками быть признанным за биогеоценозы.
Ранее, В.А. Розенберг (1995) предлагал, применительно к древесной растительности, различать три соподчиненных уровня современного БР: высший -включающий субформации, формации и их объединения; средний - охватывающий типы леса и объединения до класса (геоморфологического комплекса) типов включительно; нижний - от видового состава древесных ярусов до биогеоценозов (ассоциаций), представляющий собой этап возрастных и восстановительных смен, фитоценозов древесной растительности.
На основе данного теоретического подхода была сделана первоначальная оценка состояния БР лесных экосистем Сихотэ-Алиня. Все расчеты по оценке БР основывались на массовых материалах лесоустройства, охватывающих практически всю площадь государственного лесного фонда Приморского края, и их обработка, выбор и анализ основных характеристик впервые осуществлялся на основе технологий ГИС по данным организованным в оригинальную БД (Krasnopeev et al., 1998; Rozenberg et al., 1998; Bocharnikov et al., 1998).
Леса распространены на Сихотэ-Алине от верхней границы растительности до подножия гор, занимая в общей сложности 80 - 95% общей площади. Четко выделяются несколько высотных поясов - формаций: верхняя - смешанные леса с березой Be tula lanata, елью Picea ajanensis, пихтой Abies nephrolepis, ниже леса с Picea ajanensis, кедром Pinus koraiensis, причем доля последнего увеличивается вплоть до полного преобладания. Значительные площади, ранее занимаемые кедром вырублены, и кедровники замещены производными лиственными лесами. В нижнем поясе гор Сихотэ-Алиня основные территории заняты лесом с преобладанием дуба Quercus mongolica. В целом, как основные характеристики для экосистем Сихотэ-Алиня было выделено более 150 типов леса, которые были объединены в 64 группы типов лесов, в которых 20 древесных видов формируют основные формации (рис. 3.8.).
Помимо биогеоценотического подхода на основе массовых материалов лесоустройства, при осуществлении оценок экосистемного уровня, можно использовать достаточно популярный бассейновый принцип, что фактически означает «передвижение» на следующий уровень оценки БР, и здесь при необходимости можно ограничиваться стандартной серией геоботанических описаний. Так была осуществлена комплексная оценка для бассейна р. Бикин, а в его границах на основе результатов определенных процедур выделялись районы и приоритеты с целью сохранения БР в долгосрочной перспективе (Hughes, Bocharnikov, 1992; Bocharnikov, Shibnev, 1994; Bocharnikov, 1996; Augerot et al., 1996; Проект «Бикин»..., 1994; Бочарников, 1995, 19966; Бочарников, Ожерот, 1996; Глущенко и др., 1996; Бикин..., 1997; Ермошин, Бочарников, 1997).
Концепция ключевых экосистем и регионов в организации оценки биоразнообразия
В связи с ограниченными возможностями оценки состояния экологических систем по количественным показателям на современном этапе развития работ по инвентаризации и биомониторингу, наиболее перспективными представляются сравнительные системы оценок по ключевым или модельным районам. Среди географов распространено мнение (Исаченко, 1976; Исаков и др., 1980; Кочуров, 1983, Макеева и др., 1994), что ландшафтный подход позволяет проводить выявление и оценку разнообразия видов и экосистем на любом уровне организации биоты, используя в зависимости от масштаба задачи различные ландшафтные единицы (фацию, урочище, ландшафт, регион или часть физико-географической страны). Есть примеры современной концептуальной реализации этого: в Восточной Фенноскандии, где оценку проводили по двум комплексным критериям - ландшафтному и биогеоценотическому. Такая позиция позволила провести дифференциацию региона по степени БР, используя границы ландшафтов как природные рубежи (Громцев, 1995).
Перспективность этого подхода несомненна, что подтверждается бурным развитием ландшафтной экологии за рубежом (Forman, Godron, 1986; Виноградов, 1994, 1996 и др). Высокая степень фрагментации местообитаний за рубежом и староосвоенных районах России становится тоже ведущей причиной потери регионального и глобального БР, что заставляет также искать способ организации управления целыми ландшафтами (экосистемами), а не их отдельными компонентами (Harris, 1984).
С необходимостью получения оценок состояния БР с позиций экосистемного подхода экспертами WWF были выполнены в 1993 и 1994 гг. оценки БР для России, а также для стран Южной Америки и Карибского бассейна (Krever at el., 1994; Dinerstein at el., 1995). Во втором проекте, была создана ГИ С для обобщения многих имеющих отношение к БР данных из Южной Америки, а экорегион понимался исполнителями как «...географически различимая группа природных сообществ, которая поддерживает большинство своих видов, их нормальную динамику экологических процессов, занимает сходные физико-географические условия и экологические взаимоотношения внутри региона являются критическими для долговременного существования» (перевод мой-В.Б).
Всего, руководствуясь двумя основными принципами (представительности [представленности] всех типов экосистем и местообитаний в границах ООПТ и расчета определенного суммарного балльного статуса крупных территориальных комплексов) на территории стран Латинской Америки и Карибского бассейна было выделено 5 основных типов экосистем, 11 основных типов местообитаний и 191 экорегионов для планирования мер сохранения БР (Приложение 6).
ТТЛ "Бикин": комплексный проект устойчивого развития и сохранения биоразнообразия
Выбор бассейна р. Бикин как объекта для реализации сценария УР был не случаен. По выполненным ранее исследованиям, было известно о высокой степени сохранности здесь природной среды, поэтому предполагалось в границах конкретного района Дальнего Востока организовать "природоохранный каркас", созданный на основе согласованной сети из охраняемых территорий различного ранга, что способно будет обеспечить сохранение БР на видовом, популяционном и экосистемном уровнях (Бочарников, 1995; Ермошин, Бочарников, 1997; Bocharnikov, 1996; Бочарников, 19986).
На выбор этой территории повлияло также то обстоятельство, что бассейн р. Бикин фактически расположен в самом "сердце" былой уссурийской тайги. А характерной чертой для верхней и средней частей бассейна этой реки является существование одного из немногих сохранившихся на ДВ России относительно крупного массива коренных широколиственно-кедровых лесов, с хорошо выраженными типами естественных лесных экосистем. Поэтому, с другой стороны, принималось во внимание, что сохранение коренных лесов, служащих ядром устойчивых, эволюционно сложившихся природных экосистем, будет необходимым условием для нормального функционирования экосистем, и соответственно, жизни местных жителей, тесно связанной с запасами лососевых рыб, охотничьими животными, дикорастущими объектами (Бочарников, 1995; Бочарников, Ожерот, 1996; Экосистемы..., 1997;Тураев, 1997).
Природно-ресурсный потенциал и возможности неистошительности его использования
Для обоснования неистощительного лесопользования в проекте "Бикин" была сделана подробная оценка природного разнообразия ресурсов леса. Леса рассматриваемого района занимали 1 165 630 га или 97% всей площади, и соответственно, могли представлять наиболее емкий ресурс территории - древесину хвойных и твердолиственных пород. Специальный расчет ежегодного объема древесины хвойных и лиственных пород от рубок главного пользования (РГП), сделанный традиционными методами лесоустроителей составлял 1743,6 тыс. куб. м, в том числе 1272,8 тыс. куб. м деловой древесины.
Помимо древесины в данном регионе существует около 20 групп и более 150 видов недревесных лесных ресурсов, в том числе пищевых, лекарственных, технических, рекреационных, генетических, эколого-защитных, земледельческо-животноводческих и др. В наибольшей степени используются только пищевые ресурсы - 5-7% от существующего разнообразия и запасов (Рис.5.2.). Эти ресурсы территории медленно вовлекаются в освоение из-за различной степени доступности, сложившихся традиций и современного экономического положения в стране, при том что потребность в таком сырье чрезвычайно велика (Бочарников, 1996а; Бочарников и др., 1996).
Для пищевого самообеспечения местного населения наиболее значимы рыбные ресурсы. Возможный объем вылова по основным видам рыб (хариусу и ленку), может составлять около 105 тонн ежегодно, что примерно соответствует фактическому объему изъятия на территории. Основные виды охотничьей продукции - мясо диких животных, которое входит в традиционный объект питания населения и пушнина. Официальных данные и оценки экспертов позволяют сделать заключение о том, что изъятие диких животных составляет уже сейчас максимально возможный объем, а по большинству видов уже превышает биологически допустимый предел. По стоимостной оценке основным объектом в пушных заготовках выступает соболь, который составляет более 67% от общего ресурсного потенциала пушнины (Рис.5.3.).
И уже в 70-х годах в средней части бассейна Бикина была выделена территория для крупнейшей на РДВ орехово-промысловой зоны, площадью более 400 тыс. га для развития комплексного хозяйства и предотвращения крупномасштабных вырубок. Проведенная первичная инвентаризация рекреационных ресурсов показала, что рекреационный потенциал района имеет существенные ограничения. Вследствие большой удаленности региона и дороговизны транспортных затрат, трудно ожидать массового наплыва рекреантов из густонаселенных западных районов России или из-за рубежа. Такая "дальняя" рекреация скорее будет весьма избирательной, элитарной, поэтому возможные доходы должны быть рассчитаны от сравнительно небольшого числа туристов, которые предъявляют высокие требования к экологическому состоянию среды, условиям проживания и сервиса.
Массовая рекреационная деятельность должна формироваться за счет людей со средними и низкими доходами, живущих на сравнительно небольшом расстоянии от бассейна р. Бикин и скорее должна относится к "отдыху выходного дня". В проекте была также осуществлена интегрированная оценка ресурсов, результаты которой позволили выявить места концентрации всех видов лесных ресурсов, что позволило составить оптимальную управленческую схему (Бикин..., 1997).
Выявлены наиболее перспективные виды для заготовок, предложены реальные альтернативы истощительным экологически опасным лесозаготовкам, которые противоречат традиционному природопользованию коренных народов (de Beer, 1993; Верхний и Средний Бикин..., 1994; Между прошлым..., 1994; Соловей и др., 1996; Бочарников, 1996в; Манько, Жильцов, 1997).
Краткая социально-экономическая и демографическая характеристика территории
В бассейне р. Бикин проживает сегодня более 60% приморских удэгейцев и около 57% нанайцев. Динамика численности аборигенов показывает, что за последние 30 лет в Пожарском районе удэгейцев стало на 28% больше, хотя доля занятых традиционной деятельностью значительно сократилась. Анализ демографической ситуации обнаруживает некоторые неблагоприятные тенденции, в том числе повышенная смертность и миграция. Тем не менее, в целом состояние этнической группы относительно стабильно, и при соблюдении ряда условий прогноз сохранения этнической общности может быть довольно оптимистичным (Тураев и др., 1995; Бикин..., 1997).
В расположенных рядом населенных пунктах компактно проживают практически все бикинские удэге, эпизодически выезжая для охоты или заготовок. Этническая группа сохранила традиционный уклад жизни коренных малочисленных народов российского ДВ в современных условиях. По результатам опроса 95% коренных народов продолжают заниматься охотой, и почти треть из них получает основной заработок от реализации этой продукции (Bocharnikov, 1996).
Неистошительное природопользование и экологические ограничения в бассейне р. Бикин
На данной территории был определен высокий уровень видового, популяционного и экосистемного разнообразия (см. гл. 3). Из 241 вида, принадлежащих к 17 отрядам, 5 видов перечислены в Красной Книге МСОП; 14 в Красной Книге РФ, а всего к эндемикам относится около 60 видов. Для популяций тигра, белогрудого медведя, чешуйчатого крохаля, рыбного филина, дикуши и женьшеня данная территория составляет важнейший резерват. По этим и некоторым другим причинам иммется целый ряд предложений по организации ООПТ для сохранения видов, популяций и экосистем в пределах данной территории, что предполагает введение определенных экологических ограничений (Bocharnikov, 1990; Bell, 1991; Hughes, 1991; Hughes, Bocharnikov, 1992; Bocharnikov, Shibnev, 1994; Pikunov et al., 1996; Augerot et al., 1996; Пукинский, 1981, 1984; Шибнев Б.К., Шибнев Ю.Б., 1984; Шибнев, 1985; Коблик, Михайлов, 1994; Бочарников и др., 1995; Глущенко и др., 1995; Михайлов и др., 1996).
Вопросы рационального природопользования, оптимизация отношений между хозяйственной деятельностью и состоянием природной среды в лесных регионах тесно связаны концепцией прижизненного использования лесных экосистем. Известно, что рубки воздействуют на весь природный комплекс, изменяя почти все аспекты жизнеобеспечения лесных экосистем, структуру и сырьевой потенциал, при этом значительно уменьшается БР видов и сообществ. На Дальнем Востоке уже в 70-х годах были освоены все насаждения ясеня в доступных районах, не сохранилось целостных крупных массивов, т.е. первичные древостой ясеневников фактически сильно истощены рубками (Васильев, 1979). Т.о. учитывая также, что все кедровники юга Дальнего Востока примерно на 40 - 60% пройдены рубками (Нешатаев, 1987), ценность "нерубленных" участков значительно возрастает и предполагает введение комплексного неистощительного пользования в их пределах (Дюкарев, Розенберг, 1990).