CC BY
291
ИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ ЛЕСА
Библиографический список
1. Белов Д.А. Видовой состав и структура растительноядных членистоногих в насаждениях Москвы // Д.А. Белов / Экология, мониторинг и рациональное природопользование. - М.: МГУЛ, 2000. - Вып. 302(1). - С. 26-32.
2. Белов Д.А. Вспышки массового размножения листогрызущих насекомых и минеров и характеристика их очагов в Москве // Д.А. Белов / Лесной вестник. - М.: МГУЛ, 20006. - № 6 (15). -С. 124-131.
3. Белов Д.А. Грызущие и минирующие листву насекомые в зеленых насаждениях Москвы // Д.А. Белов / Автореф. дисс. на соиск уч. ст. к. 6. н. - М.: МГУЛ, 2000в. - 28 с.
4. Вийдалепп Я.Р. О характере изменений в видовом составе высших чешуекрылых Эстонской ССР за последние 60 лет // Я.Р. Виидалепп / IX съезд Всесоюзного энтомологического общества. Тезисы
докладов. - Киев: Наукова Думка, 1984. - Ч. 1. -С. 89.
5. Белов Д.А. Комплекс энтомофагов открыто живущих и минирующих членистоногих в городских насаждениях москвы. структураи особенности / Д.А. Белов // Вестник МГУЛ - Лесной вестник.
- 2012. - № 9(92). - С. 58-66.
6. Мозолевская Е.Г. Экологические категории городских насаждений // Е.Г. Мозолевская, Е.Г. Куликова / Экология, мониторинг и рациональное природопользование. - М.: МГУЛ, 2000. - Вып. 302 (10).
- С. 5-12.
7. Песенко Ю.А. Принципы и методы количественного анализа в фаунистических исследованиях // Ю.А. Песенко. - М.: Наука, 1982. - 287 с.
8. Тарасова О.В. Насекомые-филлофаги зеленых насаждений городов: Видовой состав и особенности динамики численности // О.В. Тарасова, А.В. Ковалев, В.Г. Суховольский, Р.Г. Хлебопрос. - Новосибирск: Наука, 2004. - 180 с.
МЕТОД ИНДИКАЦИИ И ОЦЕНКИ РЕКРЕАГЕННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ
в лесных биогеоценозах
О.В. БЕДНОВА, доц. каф. экологии и защиты леса МГУЛ, канд. биол. наук
Лесные экосистемы в условиях рекреационного воздействия способны претерпевать значительные структурные и функциональные изменения, сопряженные с нарушением лесной среды, что продемонстрировано на результатах многочисленных разносторонних исследований. Происходящую при этом трансформацию биоценозов (дигрессию) большинство исследователей рассматривает как аллогенную гейтогенетическую сукцессию [1]. Но есть и иная трактовка. Например, И.А. Жигарев [2] разграничивает понятия «сукцессия» и «дигрессия». Он подчеркивает, что сукцессия - это эндогенная смена (т.е. автогенная сукцессия), а дигрессивная смена на фоне градиента рекреационной нагрузки происходит под влиянием внешнего фактора, при этом эти два процесса могут накладываться друг на друга, и дигрессия способна тормозить или ускорять работу сукцессионных механизмов. С природоохранной точки зрения важны задачи прогнозирования, предотвращения негативных рек-реагенных изменений лесных биогеоценозов
или, по крайней мере, их минимизации. И здесь нужно использовать возможности, которые нам предоставляет сама природа.
Так, очень важно, что на участках леса, подвергшихся дигрессивным изменениям, после снижения или прекращения рекреационного воздействия возможна активация естественных восстановительных процессов - процесс демутационной экологической сукцессии [3, 4]. К тому же природная гетерогенность лесной среды определяет различия в устойчивости и скорости дигрессивных изменений участков леса разной лесотипологической принадлежности в условиях рекреации [5, 6] или разную степень рекреационной привлекательности [7]. Наконец, в силу территориальных особенностей разные участки одного и того же лесного массива могут различаться уровнем рекреационной освоенности. Все перечисленные явления способствуют тому, что даже в городских лесах могут сохраняться ядра лесного зонального биоразнообразия, способствующие восстановлению биоценотических связей на нарушенной тер-
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2013
77
ИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ ЛЕСА
ритории. И именно это явление делает реальными возможности сохранения и даже восстановления лесных насаждений в условиях постоянного рекреационного воздействия.
Очень важно своевременно уловить начало естественных восстановительных процессов, поддержать их (а в ряде случаев и целенаправленно содействовать их запуску) и сохранить фрагменты территории с полноценной лесной средой. И в этой связи проведение регулярных мониторинговых исследований, оценивающих трансформацию, как отдельных блоков лесной экосистемы, так и позволяющих получить интегральную оценку состояния лесной среды в целом, должно являться обязательным этапом в системе мер по поддержанию устойчивости экосистем рекреационных лесов.
Методика мониторинга рекреационных лесов в целом разработана [8, 9]. Но специфика условий расположения лесной территории может корректировать содержание программ мониторинговых исследований. Особенностью нашего времени стало появление особой разновидности объектов лесной рекреации - городских особо охраняемых природных территорий, природную основу которых составляют в той или иной степени сохранившиеся фрагменты городских лесов. Логично, что и мониторинговые программы, и стратегии использования их результатов в этом случае должны быть увязаны с особенностями урбанизированной среды, где рекреационное воздействие вливается в канву прочих антропогенных воздействий на природные экосистемы.
Принципы и методы рационального рекреационного лесопользования давно выработаны [10]. В нашей стране этому результату способствовали прикладные исследования с начала 60-х до конца 80-х гг. прошлого века, осуществлявшиеся под эгидой Гослесхоза СССР. Именно тогда были получены ценные как в научном, так и в практическом отношении результаты и выработаны основные нормативно-хозяйственные документы, актуальные до настоящего времени [11, 12, 13]. Так, были исследованы рекреационная толерантность отдельных видов лесных рас-
тений и закономерности изменения видового разнообразия, устойчивость к рекреации лесных сообществ разных типов, получены представления о скорости дигрессивных изменений последних. Важным с прикладной точки зрения итогом этих исследований можно считать построение стадийных схем дигрессивных изменений лесных фитоценозов и предложение соответствующих оценочных шкал, ставших впоследствии основным инструментом в мониторинговых оценках лесов в условиях рекреационного воздействия. Согласно литературным данным [10], первенство в этой сфере принадлежит РА. Карписоновой [14]. Исследуя рекреагенные изменения в городских и пригородных дубравах Москвы, она выделила пять стадий рекреационной дигрессии лесных сообществ на основе эколого-фи-тоценотических и флористических различий - участия в травяном покрове растений различных экологических групп. За основу, по свидетельству автора, была взята схема пастбищной зоогенной дигрессии, предложенной в конце 30-х гг. П.К.Фальковским. Впоследствии подобный подход был использован еще рядом исследователей в приложении к различным типам и группам типов леса. Так, известны пятистадийные шкалы рекреационной дигрессии, предложенные В.П.Чижовой [15], И.В. Тараном [16], Эмсисом И.В. [17], Поляковой Г.А. [4], Ланиной и Казанской [18]. С.А.Дыренковым [19] разработана четырехстадийная схема дигрессии. С.Ю. Цареградская [20] и литовские исследователи Э.А Палишкис и Е.Е Репшас [21] предложили выделять три стадии рекреационной дигрессии, обосновывая целесообразность использования трехступенчатой шкалы удобством для практиков лесного хозяйства. Так, например, трехстадийная шкала С.Ю. Цареградской (известна также как шкала ВНИИЛМа) включает стадию начальной дигрессии (слабая нарушенность структуры ценоза), стадию стабилизированной дигрессии и стадию прогрессирующей дигрессии. А.И. Тарасов на основе собственного полевого материала провел сравнительный анализ эффективности трех шкал (пятистадийные шкалы Н.С. Казанской и Г.А. Поляковой и трехстадийная
78
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2013
ИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ ЛЕСА
Рис. 1. Ячеистая структура фитоценоза в условиях рекреационного воздействия: липняки по гря-дово-западинной террасе оползневого склона в Фили-Кунцевском лесопарке
Рис. 2. Фрагмент напочвенного покрова фитоценоза с ячеистой структурой: сныть, зеленчук, осока волосистая
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2013
79
ИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ ЛЕСА
шкала Э.А Репшаса). Посредством статистического сравнения доверительных интервалов, характеризующих минимум и максимум вытаптывания, свойственных каждой стадии дигрессии, исследователем было показано, что использование трехстадийной шкалы дает наибольшую неопределенность [22]. Сравнивая известные пятистадийные шкалы рекреационной дигрессии, можно отметить, что авторы едины во мнении в отношении начальной и конечной стадий дигрессионного процесса, а промежуточные - вариантны.
Оптимальной для оценки степени рек-реагенных изменений лесных фитоценозов представляется шкала рекреационной дигрессии, предложенная Г.А. Поляковой [4]. Это результат многолетних исследований в разных типах леса, но наиболее практически ценной стороной при этом является то, что шкала отражает разнообразие треков рекре-агенных изменений в лесных биогеоценозах. Т ак, большинство исследований рекреагенной трансформации и, соответственно, предлагаемых шкал дигрессивных изменений опираются на схему постепенного олуговения и ру-дерализации травяного покрова в сочетании с вытаптыванием, и все другие явления (например динамика популяций мелких млекопитающих или членистоногих герпетобионтов) накладываются именно на такое представление о последовательности рекреагенных изменений в лесах. Г.А. Полякова показала, что в фитоценозах с изначально сомкнутым древостоем, где увеличение освещенности может прогрессировать медленно (например, дубово-липовые средневозрастные и старовозрастные леса с подлеском при длительном отсутствии естественных вывалов и санитарных рубок) в условиях рекреационного воздействия происходит не олуговение (хотя флуктуирующее появление луговых и сорных трав в небольшом количестве и встречается), а постепенное исчезновение напочвенного покрова, вплоть до образования практически мертвопокровного типа рекреагенного сообщества. Фитоценоз при этом приобретает так называемую ячеистую структуру, а при постепенно прогрессирующем увеличении площади сбоя в составе напочвенного покрова на
уцелевших фрагментах лесные виды могут достаточно долго преобладать. Примеры такой картины можно в изобилии обнаружить, например, в липняках Фили-Кунцевского лесопарка по грядово-западинным террасам оползневого склона (рис. 1, 2) или даже в уцелевших фрагментах широколиственного леса на склонах Воробьевых гор в Москве. Вариант же олуговения и замещения лесного покрова рудеральной растительностью характерен для разреженных, осветленных лесов.
Как указывалось во вводной части статьи, при мониторинговых исследованиях важно уловить как негативные, так и позитивные изменения на ранних стадиях их проявления. Можно в течение ряда лет (а то и десятилетий) констатировать одну и ту же стадию рекреационной дигрессии, исходя из пространственной нарушенности и представленности лесных видов в напочвенном покрове, но на этом фоне могут протекать разнонаправленные процессы - как в сторону ухудшения, так и наоборот. Поэтому нужен индикаторный показатель, который бы позволял не только оценить уровень дигрессии, но и уловить движения в состоянии биогеоценоза даже на плато одной и той же стадии дигрессии, которые мало заметны визуально. И здесь информативными могут оказаться не только характеристики травяно-кустарничко-вого яруса, учитывая, что рекреационная дигрессия сопряжена с постепенным изменением эдафической основы и с изменением и утратой еще ряда структурных элементов лесного биогеоценоза. К тому же напочвенный покров подвержен флуктуациям под действием естественных факторов, что может несколько замаскировать картину. Т.е. необходима оценка, отражающая более широкий спектр происходящих в биогеоценозе изменений, и соответствующие индикаторные показатели.
К необходимости оценки рекреаген-ной измененности лесных биогеоценозов по комплексу показателей и построению интегральных индикаторов приходили уже неоднократно. Так, И.В. Эмсисом [17, 23] предложен коэффициент (прим. на самом деле это - индекс) рекреационной измененности. Он строится на основе учета девяти легко вос-
80
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2013
ИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ ЛЕСА
принимаемых признаков, которые оцениваются визуально и фиксируются в процентах (проективное покрытие растений, не свойственных данному типу леса, доля площади с оголенным верхним горизонтом почвы, доля площади с оголенной почвообразуюшей породой, степень нарушенности подроста и др.) Процентная шкала градуируется и переводится в баллы. Но, анализируя прикладную сторону данной методики, следует подчеркнуть, что обилие глазомерно оцениваемых показателей создает основу для результатов, не лишенных субъективности и зависимых от опыта исследователя.
В нескольких ранее опубликованных работах [24-26] было дано обоснование приложения информационной меры Бриллуэна (одного из универсальных индексов разнообразия в теории информации) к задаче измерения биоразнообразия в лесных экосистемах. В этой связи был предложен индекс структурного разнообразия лесного биогеоценоза. В логической подоснове этого показателя идея выравненности (в случае видового разнообразия - видовой неоднородности), но вместо соотношения обилий видов оценивается соотношение числа различных местообитаний - ключевых элементов структурного разнообразия лесном биогеоценозе. Индекс рассчитывается по формуле
н _ 1 ъщ\т2\тг\..т1\
str М М\ ’
где т. - значение /-го элемента структурного
разнообразия, т.е. вида местообитания (например деревья, пни, временные водоемы и т.п.);
M - суммарная оценка по всем структурным элементам биогеоценоза.
Спектр учитываемых элементов структурного разнообразия лесного биогеоценоза и соответствующая оценочная шкала, учитывающая значимость (вес) числа отдельных микроместообитаний для формирования лесной среды, приведены в табл. 1.
Степень сохранности ключевых элементов структурного разнообразия (или иными словами - структуры местообитаний лесных консументов, в т.ч. представленность ярусов лесного фитоценоза и видовое богатс-
тво последнего), дает косвенное представление о величине лесного биоразнообразия на видовом уровне. При этом значение индекса позволяет улавливать динамические изменения в биогеоценозе под действием различных факторов [26]. В условиях рекреационного воздействия степень утраты элементов структурного разнообразия лесных биогеоценозов, замещение другими (нелесными) компонентами зависят от продолжительности и силы рекреационного воздействия, типологической устойчивости лесных сообществ. Поскольку методика вычисления индекса оттачивалась, главным образом, на примере городских лесов, то вполне логично выяснить, как тесно коррелируют значения индекса со степенью рекреационной измененности лесного биогеоценоза и можно ли на их основе выстроить индикационную шкалу, подобную традиционным шкалам рекреационной дигрессии.
В табл. 2 приведены значения индекса структурного разнообразия, рассчитанные на основе учетов на пунктах постоянных наблюдений и на специально организованных экспериментальных площадках в лесных участках, находящихся на разных стадиях рекреационной дигрессии. По ячейкам таблицы значения индекса разнесены в соответствии со стадиями рекреационной дигрессии (диагностировались по шкале Г.А.Поляковой) исследованных биогеоценозов. При этом полевые учеты проводились в различных лесотипологических условиях, в насаждениях с разной лесотаксационной характеристикой.
На основе спектра полученных значений индекса структурного разнообразия проведена количественная оценка тесноты связи сохранности структуры ключевых местообитаний в лесном биогеоценозе с уровнем рекреационной дигрессии посредством расчета эмпирического коэффициента детерминации и эмпирического корреляционного отношения. Результаты статистической обработки данных приведены в табл. 3
Величина значения эмпирического коэффициента детерминации (0,863) указывает на то, что 86,3 % вариаций признака-результата (т.е. значений индекса структурного разнообразия) обусловлены группировкой
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2013
81
ИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЛЕСА
Таблица 1
Шкала оценки структурного разнообразия лесных биогеоценозов*
Ключевые элементы структурного Результаты полевых учетов Численная оценка,
разнообразия баллы
1. Число видов сосудистых растений, шт. до 10 1
11-25 5
более 25 10
2. Общее количество деревьев на ПП, шт. до 15 . 1
16 - 30 5
31 и более 10
3. Количество деревьев с диаметром более 10 до 15 . 1
см, шт. 16 - 30 . 5
от 31 и более 10
4. Количество растений подлесочных пород, Отсутствуют или представлены только
шт. малиной и бузиной) 0
до 10 1
от 11 до 25 .. 2
от 26 до 50 .. 4
от 51 до 75 .. 6
от 76 до 100 .. 8
более 100.. 10
0 - 0,1 0
5. Подрост, шт.экз./м2 от 0,1 до 1 1
от 1 до 5 5
от 5 и более 10
6. Лесные виды в составе травянисто-кустар- до 5 0
ничкового яруса (доля в суммарном обилии от 5 до 25 1
травянисто-кустарничкового яруса), % от 26 до 50 3
от 51 до 75 5
от 76 и более 10
7. Глубина лесной подстилки, см до 1 1
от 1 до 2 2
8. Состав лесной подстилки Хвоя или листва 1
Хвоя и листва 2
9. Пни Число пар на расстоянии друг от друга За каждую пару пней
более 5 м 1
2 м - 5 м 2
менее 2 м 3
10. Валеж разных категорий (более 2 м в Количество экземпляров, шт. 1 (за каждый экземпляр)
длину, диаметром от 8 см), шт.
11. Расстояние до водоемов или переувлаж- Более 5, но биотического взаимодейс-
ненных участков (низины, ямы, канавы, твия нет 0
заполняющиеся водой и т.п.), с которыми При наличии биотического взаимодейс-
есть биотическое взаимодействие, м твия
более 5 1
от 2 до 5 5
менее 2 10
12. Старовозрастные деревья, шт. Количество экземпляров 1 (за каждое дерево)
Примечание: Учет элементов в полевых условиях проводился на пунктах постоянных наблюдений (ППН) сети лесопатологического мониторинга размером в 0,05 га по всей площади, за исключением учета естественного возобновления. Последнее учитывалось на пробной площадке в 25 м2, заложенной вокруг центрального дерева ППН с последующим пересчетом на плотность в шт. экз./м2, а при редком или неравномерном размещении подроста - по всей площади
82
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2013
ИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ ЛЕСА
Таблица 2
Значения индекса структурного разнообразия в лесных биогеоценозах, находящихся на разных стадиях рекреационной дигрессии
Стадия рекреационной дигрессии Значения индекса
i 1,98 ; 2,0 ; 1,91 ; 1,88 ; 1,88
и 1,91; 1,87: 1,87; 1,88 ;1,96 ; 1,85; 1,90; 1,89; 1,89; 1,94; 1,91; 1,86;1,87; 1,94 ; 1,84
III 1,74; 1,74;1,8; 1,77; 1,73; 1,68; 1,70 ; 1,79; 1,83; 1,76; 1,76; 1,83; 1,83; 1,81; 1,74; 1,76; 1,75; 170; 1,67; 1,82; 1,72; 1,73; 1,74; 1,72; 1,83; 1,84; 1,82; 1,66; 1,84; 1,81; 1.82; 1,80; 1,72; 168
IV 1,62; 1,58;1,61; 1,70; 1,61; 1,58 ; 1,57; 17; 1,55; 1,50; 1,48; 1,47; 1,47; 1,45; 1.56; 1,48; 1,56
V 1,44; 1,45; 1,17; 1,40; 1,19; 1,23; 1,23; 1,32; 1,36; 1,45; 0,89; 1,41; 1,31
эмпирических данных по градациям признака-фактора (т.е. по стадиям рекреационной дигрессии). Высокое значение эмпирического корреляционного отношения (0,929) указывает на тесную связь изменений значений индекса структурного разнообразия с усилением рекреационной измененности биогеоценоза. Внутригрупповые вариации значений индекса, очевидно, обусловлены индивидуальными особенностями каждого объекта оценки, связанными с лесотипологической принадлежностью, возрастными особенностями сообществ и со своего рода «историей рекреационных нагрузок» на конкретный участок - продолжительностью и характером рекреационного воздействия.
Полезность использования индекса возрастает при регулярном мониторинге - создается возможность выявить тренд изменений в биогеоценозе, в том числе и оценить экологическую эффективность проводимых на территории хозяйственных мероприятий по ответным реакциям компонентов лесных экосистем. Последнее сейчас чрезвычайно актуально при экспертных оценках последствий мероприятий по благоустройству городских ООПТ. Но прикладное использование индекса структурного разнообразия в качестве экологического индикатора требует предварительного решения еще одной конкретной задачи - ранжирования значений индекса и их нормирования. А учитывая, что в урбанизированных условиях рекреационное воздействие является одной из составляющих блока антропогенных воздействий на природную среду, необходимо продумать еще один вопрос - как показатель рекреагенной нару-
шенности интегрировать в состав комплексных показателей состояния экологического состояния территории. В результате анализа методов свертки экологической информации и нормирования значений экологических параметров [27-29] было сделано предположение, что этих целей можно попытаться достичь, используя метод построения обобщенной функции желательности (МФЖ).
МФЖ - это один из подходов к формализации субъективных неопределенностей в многокритериальных задачах, предложен С. Харрингтоном [30, 32]. Он представляет собой математический инструментарий перевода реальных значений параметров в единую безразмерную числовую шкалу с фиксированными границами от 0 до 1 и последующего отображения частных количественных шкал в обобщенные шкалы критериев качества. Для преобразования частных откликов (рядов наблюдаемых значений параметров) в частные функции желательности используется экспоненциальная зависимость: d = exp(-exp{-y’}), где у’- кодированное значение признака. Она имеет несколько критических точек (ординаты точек перегиба, или базовые точки - в 0,2; 0,37; 0,63; 0,8, что позволяет задавать границы градаций желательности не произвольным, а строгим образом). Это дает возможность не только оценить абсолютные величины показателей, но и выявить, насколько они близки к области ухудшения, руководствуясь строгими интервальными диапазонами: от 0 до 0,20 («очень плохо»); от 0,20 до 0,37 («плохо»); от 0,37 до 0,63 («удовлетворительно»); от 0, 63 до 0,80 («хорошо»); от 0,80 до 1,0 («хорошо»). Задача исследо-
ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 7/2013
83
ИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ ЛЕСА
Таблица 3
Оценка тесноты связи между значениями индекса структурного разнообразия и уровнями рекреагенной измененности лесных биогеоценозов
Стадия рекреа- ционной диг- рессии (группа) Среднее значение индекса структурного разнообразия в группе Hi Ко-лич-во единиц в группе^. Остаточная дисперсия, е2 Межгрупповая дисперсия, §2
С. = (Я/- я.)2 ст2 = C IN. J J 2ст2Д- Zct2. N IN Я С = (Я; - Я)2 ZC N. ZC NIN
I 1,930 5 0,0128 0,00256 0,060812 0,304058
II 1,892 15 0,017 0,001133 0,043514 0,652709
III 1,764 34 0,1046 0,003076 0,006496 0,220876
IV 1,560 17 0,1043 0,006135 1.683 0,015228 0,258869
V 1,296 13 0,2975 0,022885 0,150079 1,951024
Итого 84 0,5362 0,00638 3.387536 0.04032
1(Я -я.)2 3,922067
Общая дисперсия ст2 = ~ _ ~ _ 0467- ст2 = §2 + е2 = 0,04032 + 0,00638 = 0,0467
Эмпирический коэффициент детерминации р2 = е2/ст2 = 0,04032/0,0467 = 0,863 ____________Эмпирическое корреляционное отношение Ур2 = 0,929_______________
Таблица 4
Статистическая оценка значений
индекса структурного разнообразия
Вариация внутригрупповых значений индекса Достоверность различий межгрупповых значений индекса
Стадия рекреа- ционной диг- рессии (группа) Среднее значение индекса в группе, я, Колич-во единиц в группе N . ст2. = C IN. ст. V m2 i-ii ii-iii iii-iv iv-v
I 1,930 5 0,00256 0,05060 2,62 0,000512 d = 0,038 V mt2+ m22 0,0242383 V, = 1,58 v = 18 {2,1-3,1:3,0}
II 1,892 15 0,001133 0,03366 1,78 0,0000755 d = 0,128 V m22+ m32 0,0128802 t 2-3-9,94 ||| v = 47 {2,0: 2,8: 3,5}
III 1,764 34 0,003076 0,05546 3,14 0,0000904 d = 0,204 V m32+ m42 0,0608144 t 3-4 = 3,35 || v = 49 {2,0: 2,8: 3,5}
IV 1,560 17 0,006135 0,07833 5,02 0,0003608 d = 0,264 V m42+ m52 0,0460554 t 4-5 = 5,73 ||| v = 28 {2,1; 2,8; 3,7}
V 1,296 13 0,022885 0,15128 11,67 0.0017603
84
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2013
ИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ ЛЕСА
Таблица 5
Интервальная оценка значений индекса структурного разнообразия
Количественные отметки на шкале желательности и желательность значения отклика Диапазоны значений индекса структурного разнообразия Стадии рекреационной дигрессии
От 0,80 до 1.0: очень хорошо От 1,85 и более II- I
От 0,63 до 0,80: хорошо От 1,70 до 1,85 Ш
От 0,37 до 0,63: удовлетворительно От 1,55 до 1,70 Ш—IV (ячеистая структура лесного фитоценоза)
От 0,20 до 0,37: плохо От 1,45 до 1,55 IV
От 0 до 0,20: очень плохо До 1,45 V
вателя в этом случае - выбрать из каждого ряда значений наблюдаемых параметров или индикаторных характеристик по два базовых значения и наилучшим образом подобрать им в соответствие значения из ряда базовых точек функции желательности (желательностей отклика). По этим точкам строятся уравнения частных функций желательности. Затем проводится построение обобщенного отклика, задаваемого как среднее геометрическое частных желательностей d
г
D = !’[cT1d2..di ,
где d - частная функция желательности (г = l+n).
В случае со значениями индекса структурного разнообразия наиболее удачным оказался следующий вариант пары соответствия значений показателя базовым откликам желательности: 1,85 - 0,8 (перегиб «хорошо» - «очень хорошо») и 1,45-0,2 (перегиб «плохо» - «очень плохо»). Построенное по этим точкам уравнение выглядит следующим образом: d = exp[-exp(7,639 - 4,940 y2)]
Полученные на основе уравнения интервальные диапазоны значений индекса приведены в табл. 5
Полученные диапазоны значений согласуются с результатами статистической обработки эмпирических значений индекса (табл. 4) и реальной ситуацией в природе. Так, не выявлено статистически достоверных различий в уровнях значений индекса для участков леса, находящихся на первой и второй стадии рекреационной дигрессии. Этого и следовало ожидать - нарушение структурного разнообразия на второй стадии рекреационной дигрессии несущественно, для го-
родского леса это фактически оптимальный вариант сохранности лесной среды.
Следующий важный момент - выделение переходного кластера между третьей и четвертой стадиями рекреационной дигрессии - диапазон 0,37-0,63 на шкале желательности (табл. 5). На его существование указывает встречаемость нескольких одинаковых значений индекса как в варианте третьей стадии рекреационной дигрессии, так и четвертой (в табл. 2 эти значения подчеркнуты). В результатах статистической оценки различий значений показателя (табл. 4) это положение отражается в отсутствии достоверных различий только для высшего порога вероятности в 0,999. В действительности такое пограничное положение соответствует лесным биогеоценозам с ячеистой структурой, где площадь сбоя напочвенного покрова уже достаточно велика, но видовой состав травяно-кустарничкового яруса все-таки еще преимущественно типично лесной (рис. 1). Это, как уже упоминалось выше, характерно для участков широколиственного леса с изначально сомкнутым древостоем, при условии, что усиление светового режима прогрессирует медленно в отсутствие заметных вывалов деревьев. В осветленных же лесах значения индекса структурного разнообразия могут находиться в переходном диапазоне Ш~ IV за счет сохранения или даже восстановления отдельных биогрупп подроста/подлеска (при прекращении или заметном снижении рекреационного воздействия) при олуговении напочвенного покрова, близком к 50 % уровню. Такое положение может довольно длительно сохраняться в условиях умеренных рекреаци-
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2013
85
ИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ ЛЕСА
Таблица 6
Динамика структурного разнообразия и состояния древостоя в ельнике Кунцевской
дачи (по данным пробных площадей)
№ ППН Индекс структурного разнообразия/ состав древостоя/ индекс состояния древостоя
2005 2008 2012
208 1,79 /6Е3Б1Лп + С,Ос / 7,74 1,69 /7Е3Б+ Лп,С,Ос/ 8,63 *(ВСР, уменьшение количества экз. подроста и подлеска, тенденция к уменьшению доли лесных видов в ТРЯ) 1,68 /8Е2Б+ Лп,С,Ос / 6,95 (дальнейшее изреживание древостоя, ВСР, незначительное разрастание подлеска)
213 1,78 /5Е5Б+ С,Лп,Кло/ 8,98 1,70 /5Е5Б+Лп, Кло/ 8,89 (ВСР, тенденция к уменьшение доли лесных видов в ТРЯ) 1,55 5Е5Б+Лп, Кло /8,85 (единичный отпад деревьев, ВСР с измельчением пней в щепу, прогрессирующее осветление ТРЯ)
214 1,68 /4Б3С2Лп1Е / 8,18 1,76 /4Б3С2Лп1Е/ 7,94 (ВСР (сухостой ели) незначительное разрастание подлеска и небольшое увеличение доли лесных видов в ТРЯ) 1,71 4С4Б2Е+Лп / 6,97 (ВСР, снижение полноты древостоя, снижение доли благонадежного подроста)
215 1,43 /4Б3Е2С1Лп /8,21 1,61 /4Е3Б2С1Лп / 7,88 (Снижение посещаемости участка, разрастание подлеска, появление единичного подроста из числа аборигенных видов) 1,61/5Е2С2Б1Лп / 7,64 (Выпадение отдельных деревьев, ВСР, усиление внедрения под полог интродуцентов и увеличение их доли в подросте)
216 1,72 /7Б2Лп1Е+С / 7,1 1,76 /7Б2Лп1Е+С / 6,84 (ВСР, незначительное увеличение благонадежного подроста ) 1,69 /7Б2Лп1Е+ / 7,1 (выпадение отдельных деревьев, ВСР, увеличение доли интроду-центов в подросте)
Примечания: * в скобках конкретизируются изменения в структурном разнообразии, наиболее отразившиеся на изменении значения индекса
онных нагрузок, сопровождаясь, однако, постепенным обеднением лесной среды в отсутствии специальных мероприятий. Последнее усугубляется еще и тем, что на последействие рекреации накладываются и другие факторы дестабилизации. В качестве примера можно привести данные по динамике лесной среды (табл. 6), полученные на пунктах постоянных наблюдений (ППН) в Волынском лесу (ельник Кунцевской дачи). Основу древостоев в лесном массиве составляет ель - культуры ели обыкновенной, высаженные начале 50-х гг. прошлого века под пологом редины смешанного леса. В насаждении имеет место естественный патогенной фон возбудителей корневых гнилей (опенка и корневой губки), и периодически регистрируется биогрупповое и куртинное усыхания ели. На настоящее время они пока что приурочены к участкам с нарушенным естественным рельефом (места прокладки коммуникаций, дорог), в краевой
зоне по границе с шоссе. Интенсивно выпадают березы, главным образом, подошедшие к естественному возрастному пределу, в свое время естественным образом внедрившиеся в культуры и в окна вывалов. Периодически проводятся санитарные мероприятия. Режим осветленного леса в целом по лесному массиву прогрессирует.
Следует подчеркнуть, что, ориентируясь на 5-ти стадийную шкалу, большинство исследователей считает, что граница устойчивости леса проходит между 3-й и 4-й стадиями рекреационной дигрессии, когда в результате гибели подроста лес утрачивает способность к возобновлению [22]. Хотя, как замечает Л.П. Рысин [10], способность к естественному возобновлению не всегда может быть надежным критерием сохранности лесной среды - древостой в данный период своего развития может быть и не ориентированным на возобновление. Поэтому отслеживание и фиксация
86
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2013
ИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ ЛЕСА
приближения насаждения к опасной черте с помощью интегрального экологического показателя, которым и является индекс структурного разнообразия, представляются полезными в практическом отношении.
Принципы методического подхода к интегрированию значений индекса структурного разнообразия в комплексный показатель состояния лесных экосистем в урбанизированных условиях наряду с другими экологическими индикаторами, в том числе и с показателями состояния абиотической среды, обоснованы в работе [31].
Библиографический список
1. Миркин Б.М. Современная наука о растительности / Б.М Миркин, Л.Г. Наумова, Ф.Н. Саломещ.
- М.: Логос, 2002. - 264 с.
2. Жигарев И.А. Мелкие млекопитающие рекреационных и естественных лесов Подмосковья / И.А Жигарев. - М.: Прометей, 2004. - 294 с.
3. Ланина В.В. Лесовосстановительные процессы в лесонасаждениях, нарушенных рекреацией, и индикация их состояния / В.В. Ланина // Биоиндикация состояния лесопаркового пояса Москвы. - М.: Наука, 1982. - С. 35-40.
4. Полякова Г.А. Антропогенная трансформация и разнообразие естественных и искусственных рекреационных насаждений московского региона / Г.А. Полякова: дисс. в виде научного доклада.... докт. биол. наук. - М.: МГУ имени М.В. Ломоносова, 2005. - 52 с.
5. Лукьянов В.М. Предельно допустимые рекреационные нагрузки в лесах зон Нечерноземья / В.М. Лукьянов // Лесное х-во. - 1986. - № 3. - С. 2023.
6. Патова М.А. Закономерности трансформации дендроэкосистем в урбаногенной среде на примере
Нижнего Новгорода / М.А.: Патова: дисс канд.
техн. наук:. - Нижний Новгород , 2001 - 177 с.
7. Рысин С.Л. Изучение и оценка рекреационного потенциала лесопарковых ландшафтов как составная часть их экологического мониторинга / С.Л.Рысин, Н.В.Шаповалова // Мониторинг состояния лесных и городских экосистем. - М.: МГУЛ, 2004. - С. 15-30.
8. Мониторинг рекреационных лесов (коллектив авторов) - М.: ОНТИ ПНЦ РАН, 2003.-170.
9. Мониторинг состояния лесных и городских экосистем / Под ред. В.С. Шалаева, Е.Г.Мозолевской.
- М.: МГУЛ, 2004. - 235 с.
10. Рысин Л.П. Рекреационное лесопользование - современная ситуация и перспективы / Л.П. Рысин // Стационарные исследования влияния рекреации
на лесные биогеоценозы. Ин-т лесоведения РАН
- Тула: Гриф и К., 2008. - С.5-39.
11. ОСТ 56-84-85 «Использование лесов в рекреационных целях. Термины и определения». Утвержден приказом Госкомлеса СССР от 29.11.1985 г. № 180
12. ОСТ 56-100-95 «Методы и единицы измерения рекреационных нагрузок на лесные природные комплексы». Утвержден приказом Рослесхоза от 20.07.1995 г. № 114
13. Временная методика определения рекреационных нагрузок на природные комплексы при организации туризма, массового повседневного отдыха и временные нормы этих нагрузок. Утверждена Гослесхозом СССР, 1987
14. Карписонова, Р.А. Дубравы лесопарковой зоны Москвы / Р.А. Карписонова. - М.: Наука, 1967.
- 104 с.
15. Чижова В.П. Определение допустимой рекреационной нагрузки (на примере дельты Волги) /В.П. Чижова // Вестник МГУ Серия 5. География.
- 2007 а. - № 3. - С. 31-36.
16. Таран И.В. Эколого-биологические основы рекреационного использования лесов Западной Сибири / И.В. Таран: автореф. дисс....докт. биол. - Красноярск, 1980. - 47 с.
17. Эмсис И.В. Эколого-функциональные основы прикладного изучения лесов рекреационного значения (на примере Литовской ССР) / И.В: Эмсис: автореф. дисс....канд. биол. наук. - М., 1986. - 19 с.
18. Ланина В.В. Оценка состояния и динамики лесных биогеоценозов природно-исторического за-поведника-леспаркхоза «Горки» под воздействием рекреационных нагрузок / В.В. Ланина, Н.С. Казанская // Мониторинг состояния природно-культурных комплексов Подмосковья. - М.: ВНИИЦ-лесресурс, 2000. - С. 104-106.
19. Дыренков С.А. Выявление основной стадии рекреационной деградации пригородных лесов / С.А. Дыренков, С.Н. Савицкая // Дендрохронологические исследования в СССР. - Архангельск, 1978
- С. 163-164.
20. Цареградская С.Ю. Динамика основных компонентов лесных биогеоценозов под влиянием рекреации / С.Ю. Цареградская // Лесное. х-во. - 1982.
- № 2. - С. 59-60.
21. Репшас Э.А. Определение рекреационных нагрузок и стадии дигрессии леса / Э.А Репшас // Лесное х-во. - 1978. - № 12. - С. 22.
22. Тарасов А.И. Рекреационное лесопользование / А.И Тарасов.- М.: Агропромиздат, 1986 - 176 с.
23. Репшас Э.А. Оптимизация рекреационного лесопользования (на примере Литвы) / Э.А. Репшас
- М.: Наука, 1994. - 240 с
24. Беднова О.В. Мониторинг биоразнообразия лесных и урбоэкосистем / О.В. Беднова // Мониторинг состояния лесных и городских экосистем:
ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 7/2013
87
