Некоторые подходы к классификации нарушенных экосистем
Воздействие нефтегазовой промышленности в целом на природные экосистемы можно рассматривать только на уровне ландшафта. Понятно, что на локальном уровне биологические сообщества испытывают влияние не всей промышленности, а только какого-то конкретного ее проявления. Оценка последствий совокупного воздействия нефтедобычи во всех своих проявлениях на ландшафтном уровне проще всего проводится определением площади нарушенных земель и их доли в общей площади территории.
Нарушенные экосистемы от ненарушенных часто отличают по факту воздействия. Тем не менее само воздействие, даже идентифицированное по механизму, источнику и агрессивности, ничего не говорит о том, что произошло внутри экосистемы. Классификация воздействий по их источникам и механизмам у опытных исследователей уже подсознательно ассоциируется с целым спектром возможных последствий и реакций растительности и экосистем. Благодаря этому больше внимания уделяется тем нарушениям, последствия которых тяжелее, и меньше - тем, чьи последствия легче. Так, например, в некоторых работах, посвященных воздействию нефтедобывающей промышленности на природную среду, большое внимание уделено проблеме нефтяных и солевых загрязнений [58], в то время как остальные формы антропогенного воздействия не рассматриваются. Последнее, впрочем, до некоторой степени справедливо, так как действительно химическое загрязнение - одна из основных экологических проблем нефтедобывающих регионов.
Одним из подходов к оценке степени нарушенности экосистем является определение времени, необходимого экосистеме для полного восстановления. Такой подход вполне правомерен при сравнении экосистем различного типа и различных зон. Сравнение экосистем, принадлежащих одному сукцессионному (восстановительному) ряду, по этому критерию не корректно. Время восстановления производного сообщества заведомо меньше времени восстановления коренного.
Более корректным будет сравнение экосистем по времени, необходимому для восстановления климаксового состояния. Чем больше такое время, тем дальше экосистема отстоит от своего "нормального", равновесного состояния. Этот подход с успехом может быть применим к лесным экосистемам, где с некоторой долей условности можно описать такие конечные стадии. Его можно использовать и как меру сравнения производных состояний. К сожалению, сфера его применения может быть ограничена только определенным классом нарушений, после которых экосистема еще способна восстановить свои функции и структуру. Во многих случаях местообитания трансформируются настолько глубоко, что речь может идти только о формировании новых типов сообществ, в различной степени сходных или не сходных с сообществами естественной сцены.
Интересен подход Ф.Н. Рянского, где определенные категории нарушенности (от 0 до VI) и мера соответствия естественным экосистемам (в %) выделены согласно тому, какой компонент геосистемы преобразован более всего: цельные (неизмененные) ландшафты (0, 100-80 %), геосистемы с нарушениями приземной атмосферы (I, 80- 60 %), биоты (П, 60-40 %), почвы (III, 40-20 %), грунтовых вод (IV, 20-10 %), коры выветривания (V, 10-0 %), искусственные (культурные) комплексы (VI, 0 %). Такая классификация противоречива. Степень деформации экосистем при атмосферных загрязнениях может быть намного глубже, чем при поражении гарями, вырубками или карьерными разработками.
Существует и другая классификация воздействий, которая в течение ряда лет использовалась автором при оценке последствий нефтедобычи. В ней выделены группы воздействий на экосистемы, различающиеся перспективой восстановительной динамики нарушенных при этом земель. В равной мере их можно рассматривать и как группы типов нарушенных экосистем:
Группа А включает воздействия, последствия которых не вызывают кардинальных изменений типа местообитания, и экосистемы имеют возможность восстановиться до первоначального состояния. Сюда, главным образом, относятся механические нарушения растительности, например вырубки и гари.
Группа Б - воздействия, вследствие которых экосистемы не могут восстановиться до первоначального (или равновесного, климаксового) состояния, соответствующего типу местообитания. При этом формируются экосистемы другого типа, отличного от первоначального, но относящегося к зональному ряду. Сюда могут быть отнесены все геоморфологические нарушения, в результате которых изменяются тип субстрата, условия увлажнения и дренажа, а также участки с незначительными загрязнениями нетоксичными веществами естественного ряда (например, засоление гидрокарбонатно-кальциевыми водами). При таких нарушениях лесные экосистемы могут сменяться болотными, болотные - лесными, могут меняться типы лесных и болотных биогеоценозов.
Группа В объединяет такие воздействия, в результате которых формируются экосистемы нового типа, отсутствующие в зональном спектре и организованные, как правило, синантропными или рудеральными видами. Такие нарушения возникают вследствие поверхностных или атмосферных загрязнений токсичными веществами (например, хлоридно-натриевое, нефтяное загрязнение). Биота естественных ценозов не адаптирована к подобного рода воздействиям, и на конструирование экосистем идут виды - мигранты из иных регионов, привносимые в местную флору (и фауну) человеком.
Группа Г включает воздействия, вследствие которых формирование полноценных экосистем без глубокого вмешательства человека исключается или происходит кардинальное изменение категории земель - водные экосистемы превращаются в наземные, и наоборот.
Группа Д объединяет воздействия, оказывающие постепенное действие, незаметное первоначально, но накапливающееся впоследствии. Таким свойством обладают, например, рекреационное воздействие, проявляющееся локально, и атмосферное загрязнение, проявляющееся как фон.
Группы А-Г упорядочены по глубине последствий; критерий - возможность восстановления первоначального или зонального типа сообществ. Группа Д выделена на ином основании и, вообще говоря, нелогична, так как при накоплении достаточного количества слабых воздействий могут возникнуть последствия любого типа - от А до Г.
Приведенная классификация груба и, к сожалению, не имеет критериальной базы. Она группирует воздействия по характеру длительных последствий (порядка сотен лет), которые в короткий период наблюдений не могут быть выявлены, а освоение нефтяных месторождений Западной Сибири продолжается всего чуть более 30 лет. Это ограничивает ее применение только при экспертных оценках, основывающихся на доверительном отношении к суждениям специалистов.
Другой подход к классификации антропогенных экосистем предложен и проработан Б. В. Виноградовым. Автор акцентирует внимание на таких видах нарушений, которые выражены территориально и могут быть выделены или оконтурены при дешифрировании аэрокосмических снимков. Всего им описано 22 класса антропогенных экосистем, объединенных в 6 секций:
Секция I включает полуприродные экосистемы, в которых нарушена главным образом биота. Сюда относятся вырубки, гари, пастбища, сенокосы и рекреационные экосистемы. Последние три характеризуются кумулятивными свойствами, и в терминах предыдущей классификации их можно отнести к группе Д, а вырубки и гари - к группе А.
Секция II- это трансформированные экосистемы, мало встречающиеся на севере Западной Сибири: полевые, плантационные, фито- и гидромелиоративные.
Секция III включает собственно антропогенные экосистемы, или экотехнические системы, так как экосистемами их можно назвать лишь с большой долей условности. В эту секцию входят селитебные, промышленные, выработочно-отвальные, водостроительные и дорожно-линейные экотехнические системы. По большей части это экосистемы групп Г и В предыдущей классификации, и в меньшей степени - группы Б (выработочно-отвальные).
Секция IV наиболее интересна в плане исследования воздействий нефтегазодобывающей промышленности на природную среду. Сюда относят парагенетические экосистемы, обязанные своим существованием латеральным воздействиям антропогенных экосистем на соседние природные или полуприродные экосистемы. В результате воздушного или водного переноса веществ и энергии или при изменении естественного режима межбиогеоценотического обмена возле источников такого воздействия формируются области воздушного или водного загрязнения, парагеохимические или парагидрологические (иссушения или подтопления в результате подпора грунтового и поверхностного стока) экосистемы. Интенсивность таких латеральных воздействий, как правило, убывает обратно пропорционально расстоянию от источника, и на этой площади можно обнаружить целый спектр нарушенных экосистем от группы А до группы Д.
Секция V объединяет вторично-антропогенные экосистемы, нарушенные в результате естественных процессов (например, эрозии или дефляции), толчком развития которых послужила та или иная хозяйственная (или бесхозяйственная) деятельность человека.
Наконец, в секции VI выделены природоохранные экосистемы, предполагающие наличие охранного статуса и особый режим функционирования природных экосистем, так или иначе регулируемый человеком. Поэтому такие экосистемы целесообразно называть лишь квазиприродными, а не природными.
Предложенная Б. В. Виноградовым классификация антропогенных экосистем обеспечена критериальной базой, основанной на дешифровочных признаках их изображений на аэрокосмических снимках, что делает ее весьма перспективной в плане оценки воздействия на ландшафт в целом.
В "Инструкции по экологическому обоснованию хозяйственной и иной деятельности" понятие антропогенной нагрузки определено как "степень прямого и косвенного воздействия человека и его деятельности на природные комплексы и отдельные компоненты природной среды". В словаре "Охрана ландшафтов" под нагрузкой понимают "антропогенно-техногенные воздействия, вызывающие изменения отдельных свойств компонентов ландшафта". Применительно к экосистеме эти определения можно признать вполне справедливыми. Действительно, нагрузка (давление) на экосистему полностью адекватна тому воздействию или тем воздействиям, которые она испытывает, и может быть определена количеством действующих агентов, например количеством поступающих загрязнителей или числом посещений человеком или животными. Чем больше величина определенной таким образом нагрузки, тем серьезнее изменения, которые эта экосистема претерпевает.
Несмотря на то что при равной нагрузке на различные экосистемы характер действия ее агентов одинаков, глубина вызываемых последствий может быть весьма различной, что определяется свойствами не только действующего агента, но и объекта, испытывающего это действие. Характер и интенсивность воздействия поэтому следует измерять количеством тех изменений, которые происходят внутри экосистемы, например сокращением численности популяций или снижением видового разнообразия. Последнее связано еще и с тем, что нагрузка на отдельные особи и виды растений и животных внутри экосистемы может быть весьма различной.
Итак, можно заключить, что хотя нагрузка и адекватна до некоторой степени воздействию, первая измеряется количеством действующего агента, а вторая - количеством изменений, происходящих в самой экосистеме. Таким образом, они определяются в разных единицах.
Переходя на ландшафтный уровень рассмотрения, с учетом приведенных рассуждений, нагрузку можно определить как совокупность промышленных объектов, технологически необходимых человеку для существования иди реализации какой-либо конкретной задачи. Воздействие же на ландшафт определяется как совокупность всех вторично возникающих нарушенных экосистем и межбиогеоценотических связей, не регламентированных технологически и вынужденно сопутствующих хозяйственной деятельности человека. При равной степени нагрузки на различные типы ландшафтов или урочищ характер воздействия будет различным.
Непосредственными агентами воздействия на месторождениях нефти и газа являются все технологические объекты, необходимые при разработке месторождений и добыче углеводородов: площадки кустового бурения, подъездные дороги, трубопроводы, линии электропередачи, дожимные насосные станции (ДНС), компрессорные станции (КС), центральные пункты сбора и подготовки нефти (ЦПС), базы производственного обслуживания, карьеры и др. Все они требуют изъятия земель и связаны с полным разрушением экосистем на месте строительства. Согласно классификации Б.В. Виноградова, такие объекты относятся к экотехническим системам (секция III). Их общим свойством является и то, что они определены в проектной документации, а следовательно, их размещение, тип и площади согласованы с землепользователями, с государственными комитетами по охране природной среды, и сами проектные решения должны быть приняты с учетом современных экологических норм и требований.
Чем больше количество этих объектов и занимаемая ими площадь, тем большее давление они оказывают и тем большее воздействие могут оказать на природные экосистемы. Их совокупность поэтому можно определить как антропогенную нагрузку. Подчеркнем, что это будет справедливо только на ландшафтном уровне оценки.
Все нарушения, которые технологически не регламентированы и связаны с авариями, неконтролируемой деятельностью человека и вторичным косвенным действием промышленных объектов на сопредельные экосистемы, образуют совокупность явлений, которые можно назвать антропогенным воздействием. Сюда входят нефтяные разливы, нефтяные и солевые загрязнения, подтопления, обсушки, площади внедорожного проезда, а также механические нарушения, возникающие при устранении различного рода аварий и связанные с ненормированным использованием техники. Легко убедиться, что вся эта совокупность нарушенных экосистем попадает в категорию парагенетических экосистем (секция IV).
Так, определенные нагрузка и воздействие могут быть измерены площадью образующих их объектов.
Нарушенные экосистемы от ненарушенных часто отличают по факту воздействия. Тем не менее само воздействие, даже идентифицированное по механизму, источнику и агрессивности, ничего не говорит о том, что произошло внутри экосистемы. Классификация воздействий по их источникам и механизмам у опытных исследователей уже подсознательно ассоциируется с целым спектром возможных последствий и реакций растительности и экосистем. Благодаря этому больше внимания уделяется тем нарушениям, последствия которых тяжелее, и меньше - тем, чьи последствия легче. Так, например, в некоторых работах, посвященных воздействию нефтедобывающей промышленности на природную среду, большое внимание уделено проблеме нефтяных и солевых загрязнений [58], в то время как остальные формы антропогенного воздействия не рассматриваются. Последнее, впрочем, до некоторой степени справедливо, так как действительно химическое загрязнение - одна из основных экологических проблем нефтедобывающих регионов.
Одним из подходов к оценке степени нарушенности экосистем является определение времени, необходимого экосистеме для полного восстановления. Такой подход вполне правомерен при сравнении экосистем различного типа и различных зон. Сравнение экосистем, принадлежащих одному сукцессионному (восстановительному) ряду, по этому критерию не корректно. Время восстановления производного сообщества заведомо меньше времени восстановления коренного.
Более корректным будет сравнение экосистем по времени, необходимому для восстановления климаксового состояния. Чем больше такое время, тем дальше экосистема отстоит от своего "нормального", равновесного состояния. Этот подход с успехом может быть применим к лесным экосистемам, где с некоторой долей условности можно описать такие конечные стадии. Его можно использовать и как меру сравнения производных состояний. К сожалению, сфера его применения может быть ограничена только определенным классом нарушений, после которых экосистема еще способна восстановить свои функции и структуру. Во многих случаях местообитания трансформируются настолько глубоко, что речь может идти только о формировании новых типов сообществ, в различной степени сходных или не сходных с сообществами естественной сцены.
Интересен подход Ф.Н. Рянского, где определенные категории нарушенности (от 0 до VI) и мера соответствия естественным экосистемам (в %) выделены согласно тому, какой компонент геосистемы преобразован более всего: цельные (неизмененные) ландшафты (0, 100-80 %), геосистемы с нарушениями приземной атмосферы (I, 80- 60 %), биоты (П, 60-40 %), почвы (III, 40-20 %), грунтовых вод (IV, 20-10 %), коры выветривания (V, 10-0 %), искусственные (культурные) комплексы (VI, 0 %). Такая классификация противоречива. Степень деформации экосистем при атмосферных загрязнениях может быть намного глубже, чем при поражении гарями, вырубками или карьерными разработками.
Существует и другая классификация воздействий, которая в течение ряда лет использовалась автором при оценке последствий нефтедобычи. В ней выделены группы воздействий на экосистемы, различающиеся перспективой восстановительной динамики нарушенных при этом земель. В равной мере их можно рассматривать и как группы типов нарушенных экосистем:
Группа А включает воздействия, последствия которых не вызывают кардинальных изменений типа местообитания, и экосистемы имеют возможность восстановиться до первоначального состояния. Сюда, главным образом, относятся механические нарушения растительности, например вырубки и гари.
Группа Б - воздействия, вследствие которых экосистемы не могут восстановиться до первоначального (или равновесного, климаксового) состояния, соответствующего типу местообитания. При этом формируются экосистемы другого типа, отличного от первоначального, но относящегося к зональному ряду. Сюда могут быть отнесены все геоморфологические нарушения, в результате которых изменяются тип субстрата, условия увлажнения и дренажа, а также участки с незначительными загрязнениями нетоксичными веществами естественного ряда (например, засоление гидрокарбонатно-кальциевыми водами). При таких нарушениях лесные экосистемы могут сменяться болотными, болотные - лесными, могут меняться типы лесных и болотных биогеоценозов.
Группа В объединяет такие воздействия, в результате которых формируются экосистемы нового типа, отсутствующие в зональном спектре и организованные, как правило, синантропными или рудеральными видами. Такие нарушения возникают вследствие поверхностных или атмосферных загрязнений токсичными веществами (например, хлоридно-натриевое, нефтяное загрязнение). Биота естественных ценозов не адаптирована к подобного рода воздействиям, и на конструирование экосистем идут виды - мигранты из иных регионов, привносимые в местную флору (и фауну) человеком.
Группа Г включает воздействия, вследствие которых формирование полноценных экосистем без глубокого вмешательства человека исключается или происходит кардинальное изменение категории земель - водные экосистемы превращаются в наземные, и наоборот.
Группа Д объединяет воздействия, оказывающие постепенное действие, незаметное первоначально, но накапливающееся впоследствии. Таким свойством обладают, например, рекреационное воздействие, проявляющееся локально, и атмосферное загрязнение, проявляющееся как фон.
Группы А-Г упорядочены по глубине последствий; критерий - возможность восстановления первоначального или зонального типа сообществ. Группа Д выделена на ином основании и, вообще говоря, нелогична, так как при накоплении достаточного количества слабых воздействий могут возникнуть последствия любого типа - от А до Г.
Приведенная классификация груба и, к сожалению, не имеет критериальной базы. Она группирует воздействия по характеру длительных последствий (порядка сотен лет), которые в короткий период наблюдений не могут быть выявлены, а освоение нефтяных месторождений Западной Сибири продолжается всего чуть более 30 лет. Это ограничивает ее применение только при экспертных оценках, основывающихся на доверительном отношении к суждениям специалистов.
Другой подход к классификации антропогенных экосистем предложен и проработан Б. В. Виноградовым. Автор акцентирует внимание на таких видах нарушений, которые выражены территориально и могут быть выделены или оконтурены при дешифрировании аэрокосмических снимков. Всего им описано 22 класса антропогенных экосистем, объединенных в 6 секций:
Секция I включает полуприродные экосистемы, в которых нарушена главным образом биота. Сюда относятся вырубки, гари, пастбища, сенокосы и рекреационные экосистемы. Последние три характеризуются кумулятивными свойствами, и в терминах предыдущей классификации их можно отнести к группе Д, а вырубки и гари - к группе А.
Секция II- это трансформированные экосистемы, мало встречающиеся на севере Западной Сибири: полевые, плантационные, фито- и гидромелиоративные.
Секция III включает собственно антропогенные экосистемы, или экотехнические системы, так как экосистемами их можно назвать лишь с большой долей условности. В эту секцию входят селитебные, промышленные, выработочно-отвальные, водостроительные и дорожно-линейные экотехнические системы. По большей части это экосистемы групп Г и В предыдущей классификации, и в меньшей степени - группы Б (выработочно-отвальные).
Секция IV наиболее интересна в плане исследования воздействий нефтегазодобывающей промышленности на природную среду. Сюда относят парагенетические экосистемы, обязанные своим существованием латеральным воздействиям антропогенных экосистем на соседние природные или полуприродные экосистемы. В результате воздушного или водного переноса веществ и энергии или при изменении естественного режима межбиогеоценотического обмена возле источников такого воздействия формируются области воздушного или водного загрязнения, парагеохимические или парагидрологические (иссушения или подтопления в результате подпора грунтового и поверхностного стока) экосистемы. Интенсивность таких латеральных воздействий, как правило, убывает обратно пропорционально расстоянию от источника, и на этой площади можно обнаружить целый спектр нарушенных экосистем от группы А до группы Д.
Секция V объединяет вторично-антропогенные экосистемы, нарушенные в результате естественных процессов (например, эрозии или дефляции), толчком развития которых послужила та или иная хозяйственная (или бесхозяйственная) деятельность человека.
Наконец, в секции VI выделены природоохранные экосистемы, предполагающие наличие охранного статуса и особый режим функционирования природных экосистем, так или иначе регулируемый человеком. Поэтому такие экосистемы целесообразно называть лишь квазиприродными, а не природными.
Предложенная Б. В. Виноградовым классификация антропогенных экосистем обеспечена критериальной базой, основанной на дешифровочных признаках их изображений на аэрокосмических снимках, что делает ее весьма перспективной в плане оценки воздействия на ландшафт в целом.
В "Инструкции по экологическому обоснованию хозяйственной и иной деятельности" понятие антропогенной нагрузки определено как "степень прямого и косвенного воздействия человека и его деятельности на природные комплексы и отдельные компоненты природной среды". В словаре "Охрана ландшафтов" под нагрузкой понимают "антропогенно-техногенные воздействия, вызывающие изменения отдельных свойств компонентов ландшафта". Применительно к экосистеме эти определения можно признать вполне справедливыми. Действительно, нагрузка (давление) на экосистему полностью адекватна тому воздействию или тем воздействиям, которые она испытывает, и может быть определена количеством действующих агентов, например количеством поступающих загрязнителей или числом посещений человеком или животными. Чем больше величина определенной таким образом нагрузки, тем серьезнее изменения, которые эта экосистема претерпевает.
Несмотря на то что при равной нагрузке на различные экосистемы характер действия ее агентов одинаков, глубина вызываемых последствий может быть весьма различной, что определяется свойствами не только действующего агента, но и объекта, испытывающего это действие. Характер и интенсивность воздействия поэтому следует измерять количеством тех изменений, которые происходят внутри экосистемы, например сокращением численности популяций или снижением видового разнообразия. Последнее связано еще и с тем, что нагрузка на отдельные особи и виды растений и животных внутри экосистемы может быть весьма различной.
Итак, можно заключить, что хотя нагрузка и адекватна до некоторой степени воздействию, первая измеряется количеством действующего агента, а вторая - количеством изменений, происходящих в самой экосистеме. Таким образом, они определяются в разных единицах.
Переходя на ландшафтный уровень рассмотрения, с учетом приведенных рассуждений, нагрузку можно определить как совокупность промышленных объектов, технологически необходимых человеку для существования иди реализации какой-либо конкретной задачи. Воздействие же на ландшафт определяется как совокупность всех вторично возникающих нарушенных экосистем и межбиогеоценотических связей, не регламентированных технологически и вынужденно сопутствующих хозяйственной деятельности человека. При равной степени нагрузки на различные типы ландшафтов или урочищ характер воздействия будет различным.
Непосредственными агентами воздействия на месторождениях нефти и газа являются все технологические объекты, необходимые при разработке месторождений и добыче углеводородов: площадки кустового бурения, подъездные дороги, трубопроводы, линии электропередачи, дожимные насосные станции (ДНС), компрессорные станции (КС), центральные пункты сбора и подготовки нефти (ЦПС), базы производственного обслуживания, карьеры и др. Все они требуют изъятия земель и связаны с полным разрушением экосистем на месте строительства. Согласно классификации Б.В. Виноградова, такие объекты относятся к экотехническим системам (секция III). Их общим свойством является и то, что они определены в проектной документации, а следовательно, их размещение, тип и площади согласованы с землепользователями, с государственными комитетами по охране природной среды, и сами проектные решения должны быть приняты с учетом современных экологических норм и требований.
Чем больше количество этих объектов и занимаемая ими площадь, тем большее давление они оказывают и тем большее воздействие могут оказать на природные экосистемы. Их совокупность поэтому можно определить как антропогенную нагрузку. Подчеркнем, что это будет справедливо только на ландшафтном уровне оценки.
Все нарушения, которые технологически не регламентированы и связаны с авариями, неконтролируемой деятельностью человека и вторичным косвенным действием промышленных объектов на сопредельные экосистемы, образуют совокупность явлений, которые можно назвать антропогенным воздействием. Сюда входят нефтяные разливы, нефтяные и солевые загрязнения, подтопления, обсушки, площади внедорожного проезда, а также механические нарушения, возникающие при устранении различного рода аварий и связанные с ненормированным использованием техники. Легко убедиться, что вся эта совокупность нарушенных экосистем попадает в категорию парагенетических экосистем (секция IV).
Так, определенные нагрузка и воздействие могут быть измерены площадью образующих их объектов.
