БИОСФЕРНАЯ РОЛЬ БОЛОТ, ЗАБОЛОЧЕННЫХ ЛЕСОВ ИПРОБЛЕМЫ ИХ УСТОЙЧИВОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

С.Э. Вомперский

Институт лесоведения РАН, Московская обл.

Под биосферным значением экосистем обычно понимается их роль в трансформации (поддержании) глобального круговорота веществ и энергии на Земле.

Устойчивое пользование болотами, как и другими экосистемами предполагает, во-первых, воспроизводимость изымаемых ресурсов или, по крайней мере «значительную» длительность (условную неистощимость) этого пользования, а во-вторых, учет биосферных следствий антропогенного вмешательства в природу. В частности, в наше время ряд Международных форумов предложил сопоставлять выбросы С02 от сжигаемого топлива в стране с размером связывания С02 ее биотой, а дисбаланс, т е. загрязнение атмосферы восстанавливать за счет государств — загрязнителей. Такое одно из условий устойчивого развития, независимо от внедрения его в мировую практику, потребовало от ученых, с одной стороны — лучшего понимания механизма функционирования биогеоценозов и более точного измерения его параметров, а с другой — перехода к другим пространственно-временным масштабам. То есть от оценок «in situ» к ландшафтам, регионам и стране в целом, от оценок за минуты, часы, сутки, сезон к прогнозным оценкам за годы и десятилетия. Все это крайне непросто по существу, ограничено материально-техническими возможностями научных исследований, недостаточным учетом в масштабе страны типов экосистем, их площадей, состояния и т.д. и вряд ли с желаемой точностью будет быстро разрешено.

В настоящей работе преимущественное внимание будет уделено влиянию болот на связывание атмосферного углерода при торфонакоплении. Будучи одним из самых главных углеродный цикл биогеоценоза во многом с качественной стороны характеризует весь круговорот веществ и соответственно биосферную роль экосистем.

Прежде всего как оценивается совокупная роль всех болот и оторфован- ных земель в связывании углерода атмосферы? Как известно болота с при- ростающими торфяниками обладают среди наземных экосистем исключительным свойством — незамкнутостью круговорота вещества и энергии на масштабе времени от года до возможно многих еще тысячелетий. То есть приходящий из окружающей среды поток веществ и энергии в болото не компенсируется его выходом. В результате накапливается торф, а вместе с ним исключаются из глобального круговорота определенная часть углерода атмосферы, воды других элементов геохимического цикла, а также энергии.

Обычным способом подсчета суммарной роли болот в связывании углерода атмосферы сводится к оценке площадей болот их глубины и среднего прироста их торфяников. Несколько более половины сухой массы ежегодно наросшего торфа принимается за массу, аккумулированного в нем углерода.

Однако сведения о площадях болот их глубине и интенсивности нарастания в них торфа очень противоречивы. Исследователи прибегают к экспертным оценкам многих показателей, что с одной стороны вело к внутренним противоречиям самих этих работ, а с другой итоговые результаты оценок площадей болот, их глубин и ежегодного связывания атмосферного углерода получались конечно совершенно разными. Например, согласно [12] площадь болот бывшего СССР принималась 164,8 млн. га (в более ранних публикациях эти авторы исходили из вдвое меньшей площади болот). А по [6] площадь только безлесных болот в России — 273 млн. га, если же учесть, что в лесной зоне согласно [5] лесные болота и заболоченные леса составляют 114 млн. га, то количество болот России становится значительно более чем в 2 раза большим чем болот в прежнем СССР по [12]. Столько же необъяснимого в упомянутых работах и относительно принимаемых возрастов болот средних глубин торфа и прироста торфяников ...

Целью наших работ последних лет было объективизировать методы оценки биосферной роли болот России в углеродном цикле, сделать эти методы «прозрачными», а сами оценки более точными [2,4]. В качестве исходных данных использовалась «Почвенная карта РСФСР», М 1:2,5 млн., данные Торфгеологии по запасам торфяного сырья, анализ всех доступных абсолютных 14С датировок торфа болот России и литературные источники.

Установлено [2], что площадь оторфованных земель России — 369 млн. га, в том числе болот (с глубиной торфа более 30 см) — 139 млн. га, а также впервые была подготовлена серия карт размещения по трапециям (1° широты и 2° долготы) торфяных отложений разной глубины. Запас биогенного углерода в торфе болот и заболоченных земель России оказался — 113,5 млрд, т, что не менее 1/3 мировых запасов его в торфе, согласно оценке Международного общества по торфу — 120-240 млрд. т.

Пожалуй наиболее интересные и неожиданные результаты дала новая методика выявления репрезентативных средних по регионам приростов торфяников. Оказалось, что в пределах относительно однородного региона по природным условиям глубина торфяных отложений хорошо коррелирует со средним за историю болота годичным вертикальным приростом торфяника. Заключение сделано на основе обработки данных по 6 регионам. Для центра Европейской части России, Западной Сибири, а также для 3-х регионов Канады и Финляндии коэффициент корреляции этой связи колебался от 0.63 до 0,92, а в среднем для 6 регионов (с использованием преобразования Z по Р.А.Фишеру) оказался — 0,77. Это означает, что для правильных оценок среднего темпа связывания углерода болотами в голоцене надо знать средние глубины болот по регионам.

Однако до сих пор исследователи всех стран располагали датировками преимущественно самых глубоких болот в их генетических центрах. Прирост торфа в этих точках нетипично высок даже для площади данного болота, не говоря о репрезентативности таких оценок для всех болот в регионе. Поэтому полученные таким путем разными авторами оценки связывания углерода болотами, как по странам так и глобальные — завышены.

Анализ данных датировок базального торфа в болотах России и учет резко различных условий болотообразования в стране позволил нам в первом приближении разделить территорию России на 10 регионов, определить в них среднюю глубину торфяников и соответственно ей среднеголоценовый прирост торфа и связывании углерода атмосферы. В среднем для болот с глубиной торфа более 0,5 м (97,5 млн. га) долговременное годичное связывание оказалось равным лишь 13,53 г С м'2тод_1. С нашей точки зрения эта цифра вполне объяснима, принимая во внимание, что 65% наших болот расположены в зоне вечной мерзлоты, где прирост мал, а общая по стране средняя глубина болот — 1,7 м. Между тем другие авторы, например [12], исходили из самых высоких в мире расчетных величин годичного накопления в торфе углерода — 31,56 г См'2 год*1 — средневзвешенное для всех болот бывшего СССР. Суммарное годичное связывание углерода всеми болотами России (включая с глубиной от 0,3 до 0,5 м) согласно нашей оценке составляет — 17,7 млн. т С год'1. Более подробную информацию об этом можно найти в работе [4].

Полученные оценки среднего годичного долговременного (за голоцен) связывания углерода болотами России, представляются нам весьма близко отражающими их современную способность накапливать углерод, так как надежных непосредственных методов определения «актуальной» (краткосрочной) аккумуляции углерода болотами для больших территорий нет, либо они крайне дороги. Отсутствуют прямые методы измерения массы растительных остатков ежегодно переходящих в инертную толшу (catotelm), велико фактическое варьирование анаэробного потока углерода из толщи торфяника в атмосферу, нет постоянства прихода и разложения растительного материала в болото соответственно модельным расчетам [13,14], противоречивы мнения о приросте бугристых торфяников (что можно найти даже в данной книге), а также различны представления о прогрессивном или остановившемся процессе расширения болот и заболачивания лесов в таежной зоне и ряд других соображений не позволяют нам более или менее надежно установить величину текущего связывания углерода болотами.

Существенным фактором, уменьшающим точность оценок современного связывания СО2 атмосферы является переменный баланс углеродного пула заболоченных лесов, о чем говорится в статье С.Э. Вомперского и др. в данной книге. Площадь заболоченных земель со слоем торфа менее 30 см в России — 230 млн га в 1,6 раза больше болот и даже небольшие короткопериодные колебания (в несколько лет) запаса углерода в них создают большой источник ошибок текущих оценок баланса углерода всех болот, годичное депонирование которых тоже колеблется по годам и периодам лет.

Наконец, нельзя не отметить неясность площадей лесных болот, учитываемых как леса, но имеющих два пула биогенного углерода — в фитомассе и в торфе. Частично эти площади входят в состав болот, а частично нет. Можно лишь предполагать, что с этим связано некоторое занижение фактического связывания углерода нашими лесоболотными экосистемами, но какова величина его?

Другой вопрос на котором мы хотели бы остановиться: как трансформируется углеродным баланс болот при их хозяйственном использовании. Если не рассматривать наиболее экологически безвредное рекреационное пользование болотами — сбор ягод, грибов, лекарственного сырья и охоты, то наиболее массовым является лесоосушительная мелиорация. В бывшем СССР за всю советскую и дореволюционную историю было осушено около 6 млн. га, которые однако примерно на половину из за отсутствия уходов за сетью «вернулись» в исходное состояние. Лесоосушение и лесопользование на болотах хотя и затрагивает всю систему взаимосвязей в биогеоценозе, но сравнительно меньше, чем при сельхозпользовании и особенно в его интенсивных вариантах. Наконец, наиболее радикальным является добыча торфяного сырья. Восстановление торфа в выработанных торфяниках, если возможно, то лишь за многие столетия.

В литературе по лесоосушению болот существует очень большой разнобой мнений о деградации торфяников, либо даже об их нарастании или суммарном (с фитомассой древостоя) росте запаса углерода в лесном биогеоценозе на торфянике.

Исходя из накопленного опыта в самом общем виде мы уже высказывались [15] о том. что на малом масштабе времени (5-25 лет) после эффективной мелиорации можно ожидать потери запаса углерода в торфе, а на большом — спустя 4-6 десятилетий при исправном содержании осушительной сети система переходит полностью на более высокий лесной уровень сбалансированного (замкнутого) круговорота веществ.

В сущности всякое освоение естественных угодий в растениеводстве и лесоводстве, в частности, направленное на повышение продуктивности связано с увеличением мощности и скорости круговорота веществ в экосистемах. Период перехода на более интенсивный круговорот согласно термодинамическим представлениям будет обязательно связан с некоторой потерей или рассеиванием вещества и энергии в этих экосистемах. Если внутренний потенциальный запас их как и внешний привнос искусственными методами (агрономии, лесоводства) недостаточен, происходит падение биологической продуктивности и деградация систем до уровней ниже исходных, естественных. Устойчивая эксплуатация угодий предполагает по идее сбалансированные с интенсивностью пользования адекватные методы хозяйства индивидуальные для каждого участка (поля, водосбора), что с научной, хозяйственной и экономической стороны представляет собой очень сложную, фундаментальную проблему. По этому в конкретных природных, экономических и социальных условиях что считать в методах хозяйствования «хорошо», а что «плохо» вопрос не простой. Поэтому так называемые «критерии» и «индикаторы» устойчивого природопользования по разным видам природных ресурсов в мировом сообществе являются предметом дискуссий.

Хотя в современной экономической ситуации эксплуатация болот резко упала, осушенные площади из-за отсутствия уходов вторично заболачиваются, все же с методической стороны вопрос оценок следствий пользования болотами остается крайне важным и спорным. Можно лишь отметить что по исследованиям, касавшимся бывшего СССР, болота его имеют отрицательный баланс (главным образом из-за торфодобычи) с общим излучением углерода в атмосферу от более 40 млн. т С год'1 [11] до 70 млн. т С год'1 [12].

Все изложенное говорит об острой необходимости широких исследований биосферной роли болот и ее трансформации при различном использовании без чего невозможны осознанные действия по оптимизации управления природопользования в целом.

[1] Булавко А.Г. Влияние осушения болот на элементы водного баланса рек Белорусского Полесья. Л.: Гидрометеоиздат, 1961. 152 с. [2] Вомперский С.Э. и др. Заболоченные органогенные почвы и болота России и запас углерода в их торфах // Почвоведение. 1994. №12. С. 17-25. [3] Вомперский С.Э. и др. Формирование и режим стока при гидролесомелиорации. М.: Наука, 1988. 167 с. [4] Вомперский С.Э. и др. Заболоченность территории России как фактор связывания атмосферного углерода// Избр. Научн. труды по проблеме «Глобальная эволюция биосферы. Антропогенный вклад». М.: Научный Совет НТП «Глобальные изменения природной среды и климата», 1998. С. 124-144. [5] Гидромелиоративный фонд СССР и основные направления лесоосушения. М: Гослесхоз СССР, «Союзгипролесхоз», 1975. 51 с. [6] Ефремов С.П. и др. Запасы углерода в экосистемах болот// Углерод в экосистемах лесов и болот России. Под ред. В.А.Алексеева и Р.А.Бердси. Красноярск, 1995/1994.

С.              128-139. [7] Залитис П.П. Основы рационального лесоосушения в Латвийской ССР. Рига, «Зинатне», 1983. 230 с. [8] Иванов К.Е. Основы гидрологии болот лесной зоны и расчеты водного режима болотных массивов. Л.: Гидрометеоиздат, 1957. 500 с. [9] Киселев П.А. Влияние осушения на режим и баланс грунтовых вод при их напорном питании. (На примере Полесья) М: «Недра», 1980. 122 с. [10] Шебеко В.Ф. Гидрологический режим осушенных территорий. Минск, «Урожай», 1970. 298 с. [11] Armentano T.V., Menges E.S. Patterns of change in the carbon balance of organic soil wetlands of the temperate zone // J. Ecology. 1986. V. 74. P. 755-774. [12] Botch M.S., Kobak K.I., Vinson T.S. and Kolchugina T.P. Carbon pools and accumulation in peatlands of the former Soviet Union// Global Biogeochemical Cycles, 1995. Vol.9. №1. P. 37-46. [13] Clymo R.S. The limits to peat bog growth // Phil. Trans. Royal Society of London B. 19846. V. 303. P. 605-654. [14] Korhola A. et al. Estimating Long-term Carbon Accumu-lation Rates in Boreal Peatlands by Radiocarbon Dating // Radiocarbon, 1995, Vol. 37 №2. P.575-584. [15] Vompersky S.E. Current status of forest drainage in the USSR and problems in research // Peat and Peatlands — diversification and innovation. Jeglum J.K., Overend R.P. (Eds.). Canad. Soc. for Peat and Peatlands, 1991. V.l. P. 13-18.