CC BY
190
Картография
КАРТОГРАФИЯ
УДК 528.7
О.Н. Николаева СГГ А, Новосибирск
БИОГЕОГРАФИЧЕСКОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ:
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ДЛЯ СОХРАНЕНИЯ И РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ
В статье излагается опыт, накопленный современным биогеографическим картографированием. Рассматриваются перспективы развития биогеографического картографирования в СГГА.
биологическое разнообразие (биоразнообразие), биогеографические карты, биологический вид, экосистема.
O.N. Nikolayeva SSGA, Novosibirsk
BIOGEOGRAPHIC MAPPING: RECENT STATE AND RANGE OF APPLICATION FOR PRESERVING AND CONSERVATION BIOLOGICAL RESOURSES
In the article it is revealed the experience, accumulated by modern biogeographical mapping. The prospects of biogeographical mapping in SSGA are considered.
biodiversity, biogeographic maps, biological species, ecosystem.
В настоящее время воздействие человека на окружающую среду давно вышло за пределы урбанизированных территорий. Различные загрязняющие вещества встречаются в воздухе и почве не преобразованных человеком территорий, удаленных на огромные расстояния от промышленных центров; постоянно растет количество «очагов» вторжения человека в нетронутую природу за счет прироста деревообрабатывающей, нефтедобывающей и других отраслей промышленности. В сложившихся условиях становится очевидной необходимость контроля современного состояния биосферы повсеместно, а не только в зонах антропогенного воздействия. Одним из важных параметров, позволяющих оценить состояние и нарушенность экосистем, является оценка биологического разнообразия (биоразнообразия).
145
Картография
Согласно «Конвенции о биологическом разнообразии», биоразнообразие означает все многообразие живых организмов, включая сухопутные, морские и другие водные экосистемы, и составляющие их экологические комплексы; разнообразие внутри видов, между видами и экосистемами [1]. Понятие биоразнообразия является весьма широким и включает в себя разнообразие мест обитания живых организмов (различные вариации ландшафтов и экосистем), разнообразие самих видов живых организмов (животные, растения, микроорганизмы, грибы и пр.), генетическое разнообразие (разнообразие генов и аллелей в пределах отдельного вида организмов). Таким образом, биоразнообразие является одним из ключевых понятий для решения задач мониторинга и охраны окружающей среды, так как в широком смысле слова оно подразумевает под собой разнообразие жизни на Земле во всех ее проявлениях. В соответствии с этим, уменьшение биоразнообразия - тревожный симптом, свидетельствующий о нарастающем деструктивном влиянии антропогенной деятельности на местную экосистему. И не важно, в чем конкретно проявляется уменьшение биоразнообразия: в сокращении числа видов, обитающих на данной местности, в сокращении мест обитания, пригодных для существования конкретного вида, или же в ухудшении качества генофонда, - в любом случае уменьшение биоразнообразия неизбежно сказывается на здоровье экосистемы и человеческого населения, обитающего в ее пределах.
Поэтому изучение биоразнообразия и совершенствование методов его сохранения и оценки сейчас становится актуальной задачей, находящейся в сфере ведения многих смежных наук: биологии, географии, экологии, информатики, теории систем, математической статистики, дистанционного зондирования и пр. И в последние годы в этом ряду дисциплин все более значительное место занимают картография и ГИС.
В настоящее время активно формируется новая отрасль тематического картографирования - биогеографическое картографирование. Как отмечает Ю.С. Рав-кин [2], из всех способов представления информации о биоразнообразии наиболее удобным зачастую являются именно карты, так как они позволяют наглядно отобразить очертания и размеры ареалов, занимаемых различными видами, а также отображают пространственную динамику видового состава по мере изменения географической широты, высотной поясности или приближения к промышленным областям.
Биогеографические карты весьма различны по своей тематике. В настоящее время к ним относят как некоторые группы тематических карт природы (зоогеографические, геоботанические, флористические и пр.), так и карты, отображающие узкоспециальные понятия и параметры биогеографии (карты экологического разнообразия, карты видового разнообразия организмов и пр.) [3]; назначением таких карт является либо инвентаризация обитающих на данной территории биологических видов, либо оценка богатства видов на данной территории и отображение взаимосвязей между ними.
146
Картография
Как и любой другой вид карт, биогеографические карты в зависимости от уровня исследований могут быть составлены в мелком, среднем и крупном масштабе. При этом к выбору единицы картографирования могут применяться следующие два подхода.
При первом подходе единицей картографирования является отдельный биологический вид [3]. Этот подход позволяет оценить и отобразить на карте видовое богатство данной территории, то есть тот спектр видов растений или животных, которые эту территорию населяют. При этом фиксируют границы ареалов, населенных различными видами, оценивают генетическое разнообразие среди особей отдельного вида. В качестве объекта исследования может выбираться как вид, наиболее типичный для данного региона, так и эндемичный вид. Особый интерес для оценки биоразнообразия представляют культурные виды, целенаправленно созданные человеком путем селекции [4], так как информация о них позволяет оценить антропогенную преобразованность данного биогеоценоза.
Результатом таких исследований является количество различных видов растений или животных в пересчете на единицу площади (картографируется способом ареалов), а также различные индексы, оценивающие видовое разнообразие региона (картографируются способом изолиний).
При втором подходе оценивается и картографируется разнообразие сочетаний видов растений и животных, обитающих на данной территории. Единицей картографирования при этом являются различные подразделения ландшафтной структуры территории: от урочищ, фаций и ландшафтов до экосистем.
В целом процесс оценки и картографирования биоразнообразия является достаточно сложным, так как при этом необходимо изучить и учесть закономерности, связанные как с растительным, так и с животным миром данного региона, а также принять во внимание ландшафтообразующие параметры окружающей среды (влажность, состав почв, особенности рельефа и пр.). Все это делает необходимым использование комплексного подхода в биогеографических исследованиях. Применительно к биогеографическому картографированию комплексный подход подразумевает прежде всего создание не отдельной карты на данную территорию, но цельного картографического произведения (комплексного атласа или серии карт [3]), отображающего самые разнообразные параметры и показатели состояния местной флоры и фауны. Примером такого произведения является «Атлас биологического разнообразия лесов Европейской России и сопредельных стран», первый атлас по биоразнообразию, изданный Всемирным союзом охраны природы в 1996 г. Он содержит более 130 мелкомасштабных карт, всесторонне характеризующих современный уровень биоразнообразия лесов, динамику этого разнообразия, количественные и качественные показатели богатства видов, антропогенное влияние на лесные экосистемы, различные аспекты охраны лесов и ведения лесного хозяйства.
Другим примером использования комплексного подхода в биогеографическом картографировании можно считать веб-атлас «Окружающая среда и здо-
147
Картография
ровье населения России» [5]. В состав этого атласа входит раздел «Природные условия России», содержащий следующие карты:
- устойчивость природной среды (экосистем) в России;
- биологическое разнообразие в России, растительный и животный мир;
- редкие виды животных и растений в России;
- особо охраняемые природные территории (ООПТ);
- охрана животного и растительного мира в ООПТ.
Как видно из перечня, этот подраздел атласа также содержит весьма подробную информацию о состоянии природно-территориальных комплексов России. Однако в отличие от «Атласа биологического разнообразия лесов Европейской России и сопредельных стран», данный веб-атлас носит не столько академический, сколько общеобразовательный характер: он размещен в глобальной сети Интернет, благодаря чему его карты доступны для ознакомления и изучения не только узким специалистам, но и широкому кругу пользователей, обеспокоенных качеством окружающей нас природной среды. Таким образом, вебатлас является весомым вкладом в экологическое образование российской молодежи и пропаганду идей гармоничного взаимоотношения природы и человека.
Разумеется, применение современной компьютерной техники и ГИС-технологий облегчит доведение до потребителя конечных результатов исследований (как в случае с веб-атласом «Окружающая среда и здоровье населения России» и некоторыми другими подобными картографическими произведениями). Но главное назначение ГИС в биогеографическом картографировании -многократно расширить возможности анализа и сопоставления разнородной биогеографической информации. Использование геоинформационных методов способствует решению таких научных задач, как выявление пространственной и временной динамики биоразнообразия, расчет синтетических показателей биоразнообразия, создание цифровых биогеографических карт различной тематики с помощью математического и картографического моделирования на основе статистических данных и материалов дистанционного зондирования.
В настоящее время внедрение ГИС-технологий в биогеографическое картографирование пока что ограничивается созданием баз данных, что способствует ревизии и мобилизации информационных ресурсов [3]. Также имеются примеры разработок ГИС биокартографического назначения. В большинстве своем подобные ГИС ориентированы на мониторинг биоразнообразия; в качестве примеров можно привести ГИС «Мониторинг биоразнообразия лесов» [6], разрабатываемую в Центре по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН (руководитель - А.С. Исаев), или ГИС «Биоразнообразие и биоресурсы Севера Дальнего Востока России» [7] (разрабатывается в Институте биологических проблем Севера ДВО РАН, Магадан, руководитель - А.Н. Полежаев).
Биогеографические карты имеют большое значение для современной науки и общества, а возможности их практического применения весьма многогранны.
Во-первых, биогеографические карты являются важным научно-справочным пособием для ученых-биологов, зоологов, географов и пр. Наглядное отобра-
148
Картография
жение на этих картах результатов уже проведенных исследований позволяет систематизировать накопленную информацию, выявить закономерности пространственно-временной организации растительного или животного мира, установить основные тенденции изменения природно-территориальных комплексов и, в конечном счете, спланировать дальнейшее направление научных работ.
Во-вторых, биогеографические карты являются частью картографического обеспечения практических мероприятий по охране природы и сохранению природных экосистем, исторически сформировавшихся на данной территории. Информированность о характере и тенденциях отрицательных изменений в экосистемах позволяет нам установить причины этих изменений (зачастую связанные с хозяйственным воздействием человека) и принять соответствующие меры по снижению антропогенного давления на местную окружающую среду.
В-третьих, биогеографические карты, при надлежащей отработке их тематического содержания, легенд и оформления, могут использоваться для решения различных задач, связанных с экологическим просвещением и воспитанием подрастающего поколения в духе бережного отношения к окружающей среде. Выше уже приводился пример веб-атласа «Окружающая среда и здоровье населения России», доступного для обозрения широким слоям населения и прежде всего -школьникам и студентам. Однако круг учебной картографической продукции, раскрывающей тематику биоразнообразия, гораздо шире: это учебные карты биоразнообразия, издаваемые как отдельные произведения или входящие в состав учебных атласов по природоведению и краеведению, издаваемых для средней школы. Такие карты способствуют не только ознакомлению учащихся с природными богатствами родного края, но и развитию у них навыков заботы о сохранении и приумножении природных богатств их малой родины. Естественно, содержание и формулировки легенд подобных карт должны быть адаптированы к уровню подготовки учащихся и отвечать учебной программе.
И, наконец, еще один важный аспект применения биогеографических карт -это использование их для оценки экономического и экологического ущерба, наносимого человеком биосфере. Примером такой оценки является опыт проведения расчетов ущерба и сумм компенсации при экологической экспертизе проектов Катунской и Туруханской ГЭС и обустройстве ряда нефтегазоносных комплексов Западной Сибири, описанный в монографии Ю.С. Равкина и С.Г. Ливанова [8]. Особая же ценность биогеографических исследований заключается в том, что они позволяют не только оценить вред, причиненный местным экосистемам промышленной деятельностью человека, но и выявить тот ущерб, который наносят местным ландшафтам флоре и фауне - вторжение чужеродных биологических видов (сорняков, вредителей или видов-конкурентов, активно вытесняющих местные промысловые виды живых организмов).
Современная биогеография - активно развивающаяся наука, достижения которой используются при решении теоретических и практических задач, связанных с оценкой и оптимизацией использования биологических ресурсов, биологическим и экологическим мониторингом, разработкой мероприятий по охране природы. Российская биогеографическая школа начала формироваться
149
Картография
на базе МГУ им. Ломоносова. В настоящее время лаборатории биогеографии успешно функционируют во многих ведущих институтах России: Институт географии РАН (ИГ РАН) (г. Москва), Институт географии СО РАН им. Соча-вы (г. Иркутск), Тихоокеанский институт географии ДВО РАН (г. Владивосток) и др. В картографировании биоразнообразия ведущую позицию занимает лаборатория биогеографического картографирования кафедры биогеографии географического факультета МГУ им. Ломоносова (руководитель - Г.Н. Огу-реева). Исследования биоразнообразия на территории Западной Сибири успешно ведутся в лаборатории зоологического мониторинга Института систематики и экологии животных (руководитель - Ю.С. Равкин).
Однако, как отмечает Н.С. Касимов [5], выпускники профильных биологических и географических вузов зачастую имеют недостаточную подготовку в области тематического картографирования, что значительно сужает потенциал использования ими биогеографических карт для решения теоретических и прикладных задач. Решению этой проблемы может помочь научно-методическое сотрудничество с вузами, где картография является профилирующим предметом (МИИГАиК, СГГА). Творческая кооперация картографов с биологами, географами, зоологами и др. позволит систематизировать имеющиеся наработки в области биогеографического картографирования, усовершенствовать имеющиеся и разработать новые методы и приемы картографирования биологической и экологической информации, а также расширить применение ГИС-технологий и данных дистанционного зондирования при составлении биогеографических карт.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Convention on Biological Diversity (Конвенция о биологическом разнообразии) от 5 июня 1992 г., Рио-де-Жанейро, Бразилия [Текст] // Собрание законодательства Российской Федерации. - 6 мая 1996 г. - № 19. - Ст. 2254. - 18 с.
2. Равкин, Ю.С. Опыт картографирования населения животных [Текст] / Ю.С. Равкин, Е.С. Равкин // Известия АН. Сер. география, 2004. - № 1. - С. 88-97.
3. Огуреева, Г.Н. Картографирование биоразнообразия [Текст] / Г.Н. Огуреева, Т.В. Котова // География и мониторинг биоразнообразия. - М.: Изд-во НУМЦ, 2002. - Разд. IV. -
С.371-410.
4. География и мониторинг биоразнообразия: учеб. пособие [Текст] / под. ред. Н.С. Касимова. - М.: Изд-во Научного и учебно-методического центра, 2002. - 432 с.
5. Web-Атлас «Окружающая среда и здоровье населения России» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://sci.aha.ru/ATL/ra00.htm
6. ГИС-технологии в мониторинге биоразнообразия лесов [Электронный ресурс] // ArcReview. - Вып. 4 (39) 2006. - 2006. - Режим доступа: http://www.dataplus.ru/arcrev/Number_39/9_bio.html
7. Полежаев, А.Н. ГИС для мониторинга биоразнообразия и состояния биоресурсов
[Электронный ресурс] / А.Н. Полежаев. - Режим доступа: http://library.ikz.ru/georg-
steller/materialy-iv-mezhdunarodnoi-nauchno-prakticheskoi/polezhaev-a.-n.-gis-dlya-monitoringa
8. Равкин, Ю.С. Факторная зоогеография: принципы, методы и теоретические представления [Текст] / Ю.С. Равкин, С.Г. Ливанов. - Новосибирск: Наука, 2008. - 205 c.
Получено 28.04.2010
© О.Н. Николаева, 2010
150
