14/02/2017 ИГМ СО РАН
Новосибирские ученые разработали метод для оценки антропогенного воздействия
416 ИГМ СО РАН ЦСБС СО РАН СО РАН Науки о жизни Науки о Земле Новосибирск Даже закоренелые городские жители, приезжая в Академгородок, со временем проникаются местной атмосферой и начинают получать удовольствие от прогулок по уютным лесным тропинкам, однако сами дорожки не так уж безвредны для экосистемы. Специалисты из Центрального сибирского ботанического сада СО РАН и Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН разработали метод, который позволяет легко и быстро оценить, насколько пригородный лес меняется под воздействием человека.
Там на неведомых дорожках
Антропогенное воздействие выражается во многих факторах, но одним из самых значимых является так называемая фрагментация, то есть деление территории на кусочки:
— Если у вас дома была китайская ваза, которую случайно разбили, то, как бы хорошо ее ни склеили, прежней она уже не будет. Так работает и фрагментация. Она происходит за счет линейных объектов, возникающих внутри какой-то системы: просека, линия электропередач, труба, канал, тропинка, распашка поля, — объясняет главный научный сотрудник ЦСБС СО РАН доктор биологических наук Николай Лащинский.
Для животных и растений существует понятие минимум-ареал: если живым организмам оставить меньше площади, чем им требуется, популяция не будет восстанавливаться и со временем исчезнет. Чем больше территория делится на фрагменты, тем меньше площадь каждого из них — в Новосибирской области много лесов, но со временем может не остаться участков, достаточных для поддержания популяции, например, медведя.
Для разных организмов существуют разные барьеры, и даже небольшая тропинка в лесу может оказаться непреодолимым препятствием для ряда обитателей. Под любой дорогой слой почвы уплотняется и, к примеру, дождевой червь, выбирая путь, предпочтет рыть канал в мягкой земле — соответственно, он уже не встретится со своими сородичами, оставшимися по другую сторону преграды. То же происходит и с растениями: в лесу, где существует недостаток света, многие из них имеют развитую систему тонких корневищ, за счет которой могут вегетативно поддерживать себя на протяжении многих лет, однако этому тоже мешают спрессованные слои почвы.
К тому же на вытоптанной земле трава практически не растет, и любое движение воздуха идет по образовавшемуся каналу: если слева и справа от тропы есть ветроопыляемые растения, то пыльца между ними будет передаваться довольно редко. Более того, дорожки являются путями, через которые в систему попадают чужеродные виды, вытесняя местные растения и создавая новую среду. Ослабленные участки рядом с тропинкой — первое место, куда они внедряются.
Конечно, на окружающую среду влияет и мусор, особенно пластик, имеющий относительно высокую температуру горения. При беглом пожаре он приносит больше вреда, чем возгорание лесной подстилки, а если возникают сильные очаги огня, которые прогревают почву, пластик выделяет опасное количество веществ, вредных как для природы, так и для человека.
Масштаб поражения
Оценить то, как сильно человек влияет на окружающую среду даже таким безобидным, казалось бы, путем, как лесные тропинки, довольно сложно: если опираться на различные биологические показатели, потребуются соответствующие специалисты и довольно много серьезных обследований территории, что, во-первых, приводит к неоднозначным результатам, во-вторых, делает процесс долгим и дорогим. Ученые из ЦСБС СО РАН и ИГМ СО РАН разработали метод, который во многом решает эту проблему. Его суть заключается в заключается в использовании ГИС-технологий и максимально простых показателей для быстрой оценки нарушенности пригородных лесов.
Исследователи исходили из того, что одним из самых ярких проявлений воздействия человека на окружающую среду является именно дорожно-тропиночная сеть, которая складывается как целенаправленно, так и стихийно. Для того чтобы рассмотреть антропогенную трансформацию территории, нужно закартировать тропы и перенести данные в геоинформационную систему. Каждая отдельная дорожка по-разному влияет на жизнь растений и животных: дело в том, что областью воздействия является не только сама тропа, но и так называемая буферная зона вокруг нее — в ее пределах разлетается мусор и разносится шум. Существуют санитарные нормы, которые предусматривают величину этой зоны в зависимости от типа тропинки (с покрытием или без него, пешеходная или автомобильная) и интенсивности ее использования.
На основе введенных данных алгоритм показывает, как каждый отдельно взятый фрагмент исследованной территории подвергается антропогенной трансформации — сколько и каких дорожек проходит через него. Если в результате обнаруживается зона с минимальным воздействием человека, можно сказать, что этот кусочек — более или менее естественная экосистема, способная к самоподдержанию. Плюс этого метода в том, что для его использования не нужно иметь специальных знаний: достаточно обучить человека ходить по лесу с GPS-навигатором, переносить полученные данные в компьютер и применять определенный алгоритм.
— Сплошь и рядом, особенно в Академгородке, возникают ситуации, когда кто-то вдруг решает построить нечто (линейный или площадной объект, дом, свалку, завод, дорогу), и вокруг тут же начинается шум. К нам обращаются как к экспертам, чтобы оценить место строительства, но по злой иронии судьбы это обычно происходит в холодное время года, когда растения, насекомые, да и многие животные, находятся в состоянии покоя. К сожалению, для окрестностей Новосибирска отсутствует детальная информация о распространении редких и охраняемых видов, поэтому для каждого проекта нужно отдельное обследование. Нельзя сказать, что новый метод полностью снимает проблему, но это хорошее средство для экспресс-анализа, — рассказывает Николай Лащинский.
Алгоритм позволяет выбрать для строительства участок с максимальной нагрузкой, то есть уже пострадавший от людей. Конечно, все тропинки в масштабах района или области закартировать невозможно, но если речь идет о строительстве крупных проектов (например, мусоросжигательного завода или "Восточного объезда" Новосибирска), можно опираться на карту автомобильных дорог, а мелкие тропы просто не учитывать. То есть метод работает в любом масштабе и в различных типах экосистем — в степи, тундре и тайге будут получаться достоверные данные. Дальше речь идет только о том, насколько экосистема соответствующей природной зоны устойчива к антропогенному воздействию.
В Академгородке есть сложившаяся система троп, за которыми никто не ухаживает — при появлении грязи вместо одной узкой дорожки возникают две новых, по бокам. Новый метод позволяет показать эти проблемы: если облагородить существующие дорожки, мелкие просто отпадут сами собой. Достаточно высадить по краю тропы бордюр из плотного кустарника, и никто не полезет через него в сторону: это и улучшит место эстетически, и предотвратит стихийное появление новых путей.
Применяя этот алгоритм при планировании, есть шанс сделать присутствие человека не губительным для природы — выбрать на территории ядра, которые необходимо сохранить, и оптимизировать дорожно-тропиночную сеть таким образом, чтобы не возникало потребности в дополнительных путях. Это касается, например, популярного для отдыха Караканского бора в Новосибирской области.
Наталья Бобренок