Речные русла: связи между лесами и рыбными сообществами

[Sullivan, K. et al.., 1987]

Кэтлин Салливан и др. сосредоточили свое внимание на влиянии лесов на состояние водной среды как на главном факторе обеспечения жизнедеятельности лососевых. Они очень чувствительны к суточным, сезонным и годовым колебаниям в скорости движения воды и состоянии водной среды. Жизненные циклы лососевых видов адаптированы к временным изменениям в среде обитания, синхронизируя фазы своего развития с сезонными изменениями в состоянии среды обитания. Разные виды лососевых прекрасно приспособлены к разнообразным естественным процессам в среде обитания, варьируясь по видам, возрастным группам и категориям, имеющим разные требования к скорости движения водного потока, его глубине, температуре и прочим условиям.

Морфология водного потока в большой степени зависит от донных отложений, структуры русла реки, изменений в период стихийных природных явлений, когда водный поток способен перемещать крупные фракции донных отложений по руслу реки. Конфигурация русла состоит из ряда известных компонентов – перекатов, заводей, ям, порогов и водопадов, через которые происходит движение водного потока. Конфигурацию русла определяют скорость течения и глубина потока, влияющие и на формирование таких препятствий как стволы упавших деревьев и крупные камни.

Лесозаготовки влияют на состояние русла реки, изменяя и характер самого потока, и структуру донных отложений; баланс последних полностью нарушается. Избыточное попадание в воду крупных масс грунта в результате оползней после вырубки леса в береговой полосе может изменить градиент русла и привести к образованию заводей. А понижение массы придонных отложений (например, при расчистке дна от крупных древесных фракций) нарушает гидрологическое разнообразие внутри водного потока. В результате может нарушиться многообразие мест обитания, что приведет к сокращению разнообразия водной экосистемы и ее полной трансформации. И если сокращается само пространство среды обитания лососевых (уменьшение числа ям, заводей и глубоких проходов), то это в свою очередь сказывается на численности стада лососевых рыб.

Стратегии по минимизации вредного воздействия лесозаготовок на морфологию русла и среду обитания рыб должны включать технологии, сводящие до минимума попадание крупных масс грунта и иных фракций в донные отложения (из-за эрозии берегов, осыпей и обвалов, попадания отходов древесины и т.д.) и обеспечивающие сохранение целостности морфологии русла (путем оставления крупных камней, бревен и избегая выравнивания ложа реки).

Северо-западное побережье Тихого океана (лучшая производственная практика и рыбные богатства) [Bisson et al. ]

Широко известно, что самый ощутимый вред рыбным богатствам от плохо организованных лесозаготовительных работ проявляется в трех формах: кумулятивной (накопленной), систематической и синергистической. Следует подчеркнуть, что отдельные фазы производственной деятельности сами по себе не причиняют особого ущерба, но в своей совокупности могут привести к непоправимой деградации среды обитания. Безусловно, непросто найти и показать количественно внушительные примеры кумулятивного воздействия лесозаготовительных операций на биосферу водной среды и рыбные стада. Биссон и др. анализируют эту проблему и достаточно ярко демонстрируют общие тенденции развития среды обитания в ее соприкосновении с лесозаготовительной деятельностью. Особое внимание они обращают на лучшую производственную практику (далее – ЛПП), на ее успехи и неудачи в достижении поставленных целей: снижение вредного кумулятивного воздействия, сохранение естественных взаимосвязей между водной средой и прибрежной зоной, сбережение целостности водного сообщества.

Биссон и др. отмечают, что технологии лесозаготовок существенно совершенствуются каждые 20-30 лет, в то время как методы восстановления лесов развиваются куда быстрее. Концепция лучшей производственной практики в ее применении к природной биологической среде стала настоящим феноменом в послевоенный период. В 1959-1974 г.г. интенсивным долгосрочным исследованиям подверглась деятельность по эксплуатации лесных ресурсов в бассейне реки Элси, частично расположенном в Национальных лесах Сьюслоу. Результаты этих исследований побудили администрацию западных штатов и округов принять законы, регулирующие проведение лесозаготовок. Эти, хронологически самые ранние нормативы ЛПП были сформулированы, главным образом, в виде стандартов определения качества воды (температура и уровни осадочных отложений). В 1970-е и 1980-е г.г. ученые назвали крупные древесные фрагменты в водной среде главным индикатором эффективности репродуктивных процессов у лососевых рыб. В свете этих новых открытий в относительно короткий промежуток времени были пересмотрены и стандарты ЛПП. Поскольку они существенно изменились, прежняя оценка кумулятивного воздействия технологий лесозаготовок была поставлена под сомнение. Трудно было напрямую связать лесозаготовительное производство с изменением количества рыбного стада, учитывая широко распространенные ошибки в расчетах и путаницу в методологии при определении объемов мигрирующей рыбы, особенно популяций, вышедших с рыборазводных предприятий.

Стандарты качества воды давно регулируются государственными и местными контролирующими структурами и учитываются при разработке ЛПП. Повсеместно распространено, что качество воды включает ее температуру, химический состав, чистоту воды, количество взвешенных и осадочных отложений. Биссон полагает, что эти отдельные стандарты могут где-то оказаться полезными и дать желаемые результаты, а в других районах могут оказаться неэффективными, и даже применяемая на базе этих стандартов ЛПП, в ходе производственной лесозаготовительной деятельности может приводить к абсолютно нулевым результатам. Дело в том, что экология каждого отдельного водоема специфична и по-разному реагирует на техногенное вмешательство извне. При таких условиях весьма трудно дать какую-либо универсальную оценку эффективности той или иной ЛПП, тем более – ее успехи или неудачи. При определении отдельных параметров (температура, уровень отложений и т.д.) почти невозможно ассоциировать взятые пробы со средой обитания. Например, отдельные виды рыб на разных стадиях жизнедеятельности могут требовать сильно различающихся пороговых величин температуры или уровня донных отложений. Лабораторные условия и оценки не могут быть экстраполированы в естественный водоем и взаимодействие различных способов измерения качества воды не до конца понятно.

Упрощение русла и утрата биологического разнообразия предположительно взаимосвязаны, но причинно-следственная связь между упрощенной человеком средой обитания и сокращением генетического многообразия до сих пор до конца не выяснена. Было предпринято несколько попыток изучения этой взаимосвязи. В своих исследованиях Биссон показывает, что водоемы в зоне лесозаготовок в западной части штата Вашингтон, где из русла удалялись крупные древесинные отходы, содержат меньше глубоких ям, заводей и длинных перекатов (мелководий). Хотя стада лососевых, в вырубленных и очищенных от отходов водоемах, были более многочисленны, речная фауна была менее разнообразна и преобладала главным образом годовалая форель. Очищенные (упрощенные) водоемы могут быть также благоприятны для молоди кижуча и более крупной форели, потому что в них нет глубоких ям, необходимых для других видов лососевых. В ряде других исследований лесозаготовительная деятельность напрямую связывается с увеличением биомассы лососевых и беспозвоночных за счет утраты генетического многообразия и количества видов.

Обращение с крупноразмерными древесными остатками при заготовке и транспортировке леса на северо-западном побережье Тихого океана в течение прошлого столетия существенно изменилось. В ранних стандартах ЛПП по донным отложениям и температурному режиму предписывалось создание буферных лесополос вдоль русла реки. Надо сказать, эти требования чаще всего относились к растущим у самой воды кустарникам и деревьям малоценных пород. Изменение прибрежных зон отразилось на форме и составе органических материалов, попадающих в реку, главным образом, уменьшением количества хвойной опада. Современные стандарты ЛПП предписывают сохранять хвойные растения в управляемых прибрежных зонах, в надежде сохранить прибрежные сообщества такими же, как существующие в естественных бассейнах, не затронутых лесозаготовками.

Программы оздоровления рек являются составной частью регулирования производственной деятельности в бассейнах рек еще с начала ХХ столетия. Самая детально документированная программа оздоровления рек была реализована в Британской Колумбии, где на участке Хеллзгейт каньона Фрэйзер Ривер часть русла оказалась заваленной в результате нескольких мощных оползней. Проход для мигрирующей рыбы был расчищен в 1946 г., после чего ход кетына нерест постепенно достиг былых пиковых объемов. Отсюда видно, что восстановление среды обитания может обеспечить реставрацию истощенных рыбных ресурсов, но на полное восстановление популяции может уйти более 50 лет. Нормативы ЛПП по оздоровлению водоемов предусматривают внедрение в русло структурно грубых элементов (бревна, крупные камни). Это может способствовать увеличению разнообразия среды обитания. Но такие проекты требуют больших затрат и могут быть применены не на всех водоемах. Структурные добавки являются самой распространенной формой оздоровления водоемов на северо-западном побережье Тихого океана, но возрастание объемов водной фауны в реализации этих мер совершенно ничтожно в сравнении с былыми стадами лососевых. Тем не менее, стандарты ЛПП по оздоровлению водоемов для улучшения среды обитания и роста популяций лососевых рыб следует применять повсеместно.

Северо-западное побережье Тихого океана (Истощение и утрата среды обитания анадромных лососевых видов на северо-западном побережье Тихого океана) [Gregory, S.V. and Bisson, P.A….,1997]

Грегори и Биссон описывают разные мотивы, по которым истощение среды обитания на северо-западном побережье Тихого океана ассоциируют с сокращением численности и даже вымиранием лососей. Согласно имеющимся данным, более 90% документальных фактов истощения или вымирания северо-западного тихоокеанского лосося напрямую связано с истощением среды их обитания (Nehlsen et al, 1991) из-за вредного воздействия лесозаготовок, интенсивного земледелия, скотоводства, урбанизации, строительства дорог и дамб.

На северо-западном побережье Тихого океана сокращение лососевого стада в конце XIX столетия сначала объяснялось хищническим ловом, позднее – истощением среды обитания этого вида. По мнению авторов, деградация среды обитания была вызвана бессистемной вырубкой леса, его трелевкой, строительством дорог и прочими производственными операциями. Все это вместе взятое нарушило экосистему и связи между земной и водной средой. Еще до строительства дорог речные коммуникации использовались для транспортировки леса к деревообрабатывающим предприятиям, а иногда – и к местам его продажи. Для этих целей строили специальные сплавные дамбы, с которых лес спускали вниз по течению, нарушая при этом прибрежные зоны и всю экосистему водоемов. Глубокие заводи переполнялись осадочными отложениями, среда обитания лишалась древесных и мелких каменистых наслоений, дававших некогда экологический приют различным видам живых существ. В период между 1870-ми и 1920-ми г.г. сплавные плотины и бревенчатые дамбы привели реки в такое состояние, из которого многие просто не смогли восстановиться.

Изменение структуры русла - самый чувствительный результат производственной деятельности лесозаготовителей. Сюда относится седиментация русла, разрушение наземного и растительного покрова и непосредственное изменение профиля русла с помощью тяжелой техники. Совокупность этих факторов всегда оказывает катастрофическое влияние на жизнедеятельность анадромных лососей на всех стадиях развития популяции. Проведенные в течение 1970-х гг. исследования убедительно доказали, что повальная вырубка леса и очистка водоемов привели к значительному сокращению числа и видов деревьев по берегам водоемов, что оказало прямое влияние на обитателей речной фауны. Вырубка деревьев по берегам рек изменила гидрологию водоемов и может ускорить процессы эрозии и седиментации. Пойменные леса являются существенным и часто недооцениваемым компонентом экосистемы, вместе с руслами рек и аллювиальными наносами. Утрата пойменных условий обитания в гористых и низменных прибрежных лесных зонах становится самой существенной и неуправляемой формой разрушения экосистем.

Очистка русла в ходе лесозаготовительной деятельности проводится как сознательно, так и непреднамеренно. В течение 1970-х г.г. рыбохозяйственные учреждения требовали очищать водоемы от отходов лесозаготовки. С недавних времен практический опыт требует оставлять в русле реки крупные древесные фрагменты. «Такая непоследовательность лишь на первый взгляд может показаться противоречивой», - считают Грегори и Биссон. В 1950–1970-е гг. считалось, что большие массивы древесных отходов, попадающие в реки, удерживают придонные отложения, что вызывает нестабильность в периоды паводков, приводят к застойным явлениям в заводях, к уменьшению количества кислорода растворенного в воде, идущего на разложение древесины и к повышению температуры воды. Современная практика сохранения крупных древесных отходов в руслах рек опирается на понимание экологической целесообразности их присутствия в водной среде. Соответственно изменены и технологические стандарты ведения лесозаготовок, обеспечивающие оптимальный уровень придонных отложений.

Северо-запад Тихого океана (Влияние лесной промышленности на водные ресурсы) [Gregory, S.V. et al., 1987]

Промышленная разработка лесов по берегам рек, как в нижнем, так и в верхнем их течениях, требует понимание интересов не только рыбного хозяйства, но и проблемы сбережения водных сообществ в целом. Лесозаготовки могут изменить уровень солнечной радиации, температуру воды, характер донных отложений, объемы попадающих в воду питательных веществ, инородных элементов и древесных фрагментов и радикально изменить структуру русла. Все эти факторы способны оказать радикальное влияние на сферу обитания и кормовую базу обитающих в воде организмов – простейших, бактерий, насекомых, беспозвоночных, лососевых и других видов рыб.

В большинстве случаев водные сообщества по-разному реагируют на вырубку леса в бассейне водоема – от увеличения количества представителей отдельных групп и видов до огромных колебаний в объемах тех или иных организмов и зон их распространения.

Первичные производители – организмы, нередко стимулируемые вырубкой деревьев у кромки реки, повышением температуры воды, увеличением объема питательных веществ. Но это биологическое звено может пострадать от нарушения баланса придонных отложений.

Колонии бактерий могут выиграть от увеличения объема питательных веществ и повышения температуры воды, но понесут несомненный урон при спаде уровня концентрации растворенного в воде кислорода и снижения количества детрита.

Водяные насекомые и беспозвоночные пострадают от возросшего уровня седиментации речного ложа и нарушения стабильности среды обитания. Травоядным пойдет на пользу ускоренная стимуляция роста водяных растений, но питающиеся детритом скоро почувствуют возрастающий дефицит этого вещества в речной воде. В условиях интенсивных лесозаготовок замечено, что с изменением условий в среде обитания насекомые даже обнаруживают тенденцию к миграции, хотя прежде вели оседлый образ жизни. К тому же сообщество насекомых, в условиях вырубленных бассейнов скорее имеет тенденцию к перемещению за мигрирующими организмами, чем остаются в речном субстрате.

Лососевые ощущают негативное воздействие лесозаготовительных работ различными путями на уровне экосистемных изменений. Их жизнедеятельность зависит от количества корма, которым обычно служат насекомые и беспозвоночные. Вместе с тем лососевые серьезно страдают от повышения температурного режима водной среды, заиливания ямок для откладывания икры, сокращения нерестовых участков и среды обитания молоди и мальков в зимний период. Названные факторы характерны для вырубленных речных бассейнов. Изменения в структуре среды обитания, кормовой базы и температурного режима могут изменить и всю структуру популяции лососевых, побудить их к усилению соперничества за ресурсы с рыбами других видов.

Грегори и др. приходят к выводу, что при принятии того или иного технологического решения лесозаготовители должны учитывать наличие сложных связей между окружающим ландшафтом и береговыми и водными сообществами. Сосредотачивать внимание лишь на популяции рыб без учета других компонентов водной экосистемы – значит, подвергать риску жизнеспособность всей системы.

Карнэйшнл-крик (Британская Колумбия) [Hartman et al., 1987]

Карнэйшнл-крик представляет собой небольшой (10 кв. км.) водоем в западной части острова Ванкувер в Британской Колумбии. С 1971 по 1985 гг. в бассейне этого водоема проводились исследования, когда с 1976 по 1981 был вырублен 41% лесов на этой территории. В процессе рубок проводились исследования трех видов ухода за лесом, проводившихся в пойменных лесах:

1. Интенсивная вырубка, в т.ч. расчистка берегов, вырубка ольхи вдоль русла и трелевка срубленных стволов;
2. Расчистка от растительности у кромки водоема и вырубка ольхи по берегам с сохранением структуры русла;
3. Сохранение вдоль берегов буферной лесорастительной полосы различной ширины.

Исследования показали повышение температуры воды в зоне работ и значительное сокращение крупных древесных обломков в воде, за исключением участков, где работы велись по третьему способу. Сокращение числа и нарушение стабильности крупных фракций сопровождалось эрозией берегов водоема и изменением его морфологии, а именно – спрямлением русла. В результате лесозаготовительных работ снизилось качество галечного покрова, а на пониженных участках водоема отмечались массивы нанесенного песка.

В течение пяти лет производственной деятельности проводились замеры численности лососевой молоди. Число некоторых видов возросло, других – сократилось. Таким образом, было установлено, что различные виды рыб по-разному реагируют различные способы лесопользования в пойме.

Лесозаготовки в бассейнах водоемов оказывают комплексное воздействие на лососевых рыб с позитивными и негативными факторами, влияющими на виды рыб и стадии их жизни внутри одного вида. Степень выживаемости икринок и мальков кижуча и кеты в течение ряда лет варьировалась, но, главным образом, снижалась. Число молоди форели падало по мере интенсификации производственных операций. Число молоди кижуча в период 1978-1983 г.г. возросло на 76%, а затем сократилось до уровня, зафиксированного до начала лесозаготовок. Самые полные научные данные собраны по кижучу. Этот вид характеризуется сбалансированным результатом: понижением плотности стада мальков, более ранним их выходом из икринок, более длительным периодом роста молоди и более высоким процентом выживаемости в течение первой зимы.

С началом производственной деятельности в физических условиях водной среды Карнэйшнл-крик и состоянии кижучей отмечены более значительные годовые колебания. Хартман и др. считают, что опыт изучения Карнэйшнл-крик показывает: ЛПП следует опираться не только на сбережение целостности водоема, но и на сохранение в русле реки крупных древесных фракций. Исследования также показали, что различные участки и притоки водоема по-разному реагируют на влияние лесозаготовок. Данные исследования легли в основу разработки системы классификации рек в Британской Колумбии и выработки инструкций по спецификации рек по классам и выделению верховий рек, как особо значимых площадей.

Поиск по сайту: