Электронный журнал BioDat

                  Подписанная в 1992 году в Рио-де-Жанейро Международная  Конвенция  о  биологическом  разнообразии выразила всеобщую озабоченность утратой видов живых существ и их местообитаний. Биологическое разнообразие необходимо для сохранения функциональной структуры биосферы и составляющих ее экосистем,  необходимо для поддержания стабильности протекающих в экосистемах процессов. Из теории систем известно, что дублирование и избыточность  элементов существенно увеличивают устойчивость систем к внешним воздействиям.  Кроме того, существует определенная связь между биоразнообразием и продуктивностью экосистем. Хорошим примером в этом отношении являются тропические дождевые леса,  имеющие самое высокое  видовое  разнообразие, самую высокую продуктивность и самую высокую устойчивость к насекомым-вредителям и болезням леса.
                  Известно также,  что биоразнообразие определяется состоянием окружающей среды: климатическими, эдафическими и орографическими факторами,  т.е. определенным сочетанием света, тепла,  доступной влаги и минерального питания. Существует прямая связь между разнообразием ландшафтов и биологическим разнообразием. Сохранение и  восстановление  экосистемного  и видового разнообразия является приоритетной проблемой для многих  стран, международных  и  национальных природоохранных организаций.
                 За последние годы в лесах России  и на охраняемых территориях,  в частности, происходят негативные изменения, вызванные разными причинами:

·        усыхание древостоев,  дефолиация крон,  болезни леса (воздействие загрязнителей воздуха,  изменение гидрологического режима, старение лесных экосистем);
·        внедрение  чуждых  и  сорных  видов (интенсивная рекреационная нагрузка, неправильное ведение лесного  хозяйства);
·        снижение биологического разнообразия (все  вышеперечисленные  причины,  а также пространственная  изоляция  лесных  массивов и охраняемых территорий, в результате которой возникает "островной эффект", хорошо известный в экологии).

Примечание:

1(E) -         виды, находящиеся под угрозой исчезновения;
2(V) -        уязвимые виды;
3(R) -        редкие виды;4(I) -          виды с неопределенным статусом.

                В лесах России зарегистрировано около 3500 сосудистых растений, из которых 180 видов (доминантов) – аборигенные древесные и кустарниковые породы, формирующие  наши леса. К сожалению, при лесоустройстве таксация состава насаждений осуществляется на уровне родов, поэтому мы не знаем точно количество местных и интродуцированных видов, населяющих древесные и кустарниковые ярусы  наших лесов.
                Государственные учеты лесного фонда (ГУЛФ) сообщают  сведения о 40 древесных и кустарниковых породах (родах) и 10 видах, формирующих   леса России (табл. 2).
 

            Наибольшее количество древесных и кустарниковых пород – 36 выделено в Сочинском национальном парке (Краснодарский край), а наименьшее – в лесхозах Калмыкии, Карелии, Южного Таймыра и в некоторых районах Якутии - 2…5.  В целом разнообразие пород увеличивается с севера на юг, достигая максимума в лесостепной зоне. Горные условия закономерно увеличивают породное разнообразие  за счет высотной поясности  растительного покрова.  Среди равнинных территорий выделяются леса  Калининградской обл.,  в которых  выделена 21 лесообразующая порода. Это единственный район на ЕТР Среднеевропейской лесорастительной провинции, где высокое богатство лесных формаций определяется относительно мягкими климатическими условиями. Кроме того,  в этой области существует длительная практика создания лесных культур интродуцированными породами.
            Однако количество пород не отражает в полной мере характер представленности, встречаемости этих пород на исследуемой территории.  Например, в двух лесхозах лесоустройством выделено одинаковое количество пород – по 10, но в одном лесхозе 90% площади занимают 2 породы, а в другом – на этих же 90% площади выделено 8 пород.  То есть  во втором случае древостои пород более равномерно распределены по территории лесхоза. Таким образом, оценка разнообразия в лесах этих лесхозов будет качественно различаться, при общем одинаковом количестве пород. Следует учитывать, что  насаждения лесхозов – это совокупность лесных экосистем (в данном контексте - лесных формаций) разной структуры и представленности, а не простой набор древесных и кустарниковых пород.  Поэтому для  количественной оценки их разнообразия необходим системный подход, так как система в целом всегда больше суммы частей ее составляющих.
            Чтобы избежать односторонних подходов, количественную оценку разнообразия лесообразующих древесных и кустарниковых пород осуществляли на уровне лесхозов по формуле Шеннона, которая может быть выведена из формулы термодинамической энтропии системы (Одум, 1975).  В качестве меры представленности (меры состояния) той или другой породы послужило отношение площади, занимаемой породой, к общей лесопокрытой площади лесхоза:

                        площадь i-той  древесной породы в лесхозе
где  p(x_i)  =  ——————————————————— ;
                         покрытая лесом площадь лесхоза

   n - количество лесообразующих древесных пород  в лесхозе.

            С точки зрения теории  информации  (теории  связи) индекс Н(Х)  -  есть удельная  информационная энтропия сообщения Х,  состоящего из N сигналов (материальных носителей).  Она измеряется в битах на 1 сигнал (материальный  носитель).  Полная информационная энтропия сообщения (в битах) составит N*H(X). Если вероятности сигналов р(х_I) в ансамбле сообщения равны между  собой, то удельная энтропия принимает максимальное значение.
             Чем более неравномерно представлены древесные породы в лесхозе, тем меньше, при прочих равных условиях, значение Н(Х). Понятно, что разнообразие  равно  нулю  в  том  крайнем случае, когда  вероятность состояния системы  равна  единице  (если в ансамбле только 1 сигнал, т.е. в лесхозе лишь одна лесообразующая порода).

Рис. 2.  Оценка разнообразия древесных и кустарниковых пород по Н(Х)-индексу, бит.

            Количественная оценка разнообразия, проведенная по Н(Х)-индексу, выявила определенное сходство в  пространственном размещении породного богатства лесов (рис.1) с их оценкой по индексу Шеннона (рис.2): в целом значения информационного индекса увеличиваются с севера на юг (от 0,5 до 3,0 бит на одну породу).  В горах Кавказа индекс разнообразия максимален и достигает значений в 4 бита.
             Однако в долготном направлении картина существенно меняется: в Западной Сибири и в лесах Красноярского края индекс разнообразия оказался значительно более высоким, чем в лесной зоне ЕТР. Основной причиной такого увеличения является, по-видимому, не высокое породное богатство, а более равномерная представленность древесных и кустарниковых  пород по занимаемой  площади.  В этих лесхозах насаждения сосны, лиственницы, ели, кедра сибирского и березы распределены более или менее равномерно. Высокое значение индекса разнообразия (в пределах лесорастительной  зоны  или подзоны) свидетельствует  о благополучном соотношении пород в лесхозе.
            Для равнинных условий установлена тесная корреляционная связь между средним приростом древостоев и Н(Х)-индексом, которую можно выразить уравнением регрессии экспоненциального типа:
 

где NAI - средний прирост древостоев, м3/га*год;
H(Х) - индекс разнообразия пород (0,4...3,0 бит).
Коэффициент корреляции = 0,77;  Стандартная ошибка аппроксимации =  ± 0,42.

                В 1995 году Россия ратифицировала Конвенцию о биологическом разнообразии. Для выполнения Конвенции была принята Федеральная целевая программа государственной поддержки природных заповедников и национальных парков на период до 2000 г.   Основным результатом выполнения обязательств  Конвенции должна стать научно обоснованная  сеть особо охраняемых природных территорий федерального значения, которая  охватит все природные зоны, провинции и экологические округа, выделенные на  территории России.

                 В общем виде экологическая сеть должна состоять из следующих элементов:
·        ключевые  охраняемые природные территории,  охватывающие  наиболее полно разнообразие экосистем, местообитаний и ландшафтов;
·        экологические ("зеленые") коридоры, состоящие из продолжительных непрерывных структур или небольших территорий ("STEPPING STONE"), обеспечивающих дисперсию  и/или миграцию видов между ключевыми территориями;
·        буферные  зоны,  защищающие ключевые территории и экологические коридоры от внешнего воздействия;
·        восстановленные природные и полуприродные территории (объекты), которые увеличивают экологическую сеть, создают новые местообитания и обеспечивают дисперсию и миграцию видов.

Красная Книга РСФСР. Растения. М., Росагропромиздат, 1988. - 591 с.
Одум Ю. Основы экологии. М., Мир, 1975. - 740 с.