Проблема биологической рекультивации и ее решение на Европейском Северо-Востоке на примере Республики Коми

Республика Коми расположена на северо-востоке европейской части России. Крайняя южная точка республики находится на 59о12/ с.ш., крайняя северная – 68о25/ с.ш., крайняя западная – 45о25/, крайняя восточная – 66о15/. Большая протяженность территории обуславливает разнообразие климатических условий в Республике Коми. Среднегодовая температура воздуха от +1оС на юге республики понижается к северу до –6оС, годовая сумма осадков в том же направлении меняется от 625 до 450 мм. На территории республики представлены биоклиматические зоны тундры и тайги (крайнесеверной, северной, средней и южной). Тундра, занимающая 3.3% территории республики, представлена подзоной южных кустарниковых (крупноерниковых) тундр. Южнее идет широкая полоса лесотундры (8.1% общей площади). Основная площадь республики приходится на зону тайги, в том числе на подзону крайнесеверной тайги – 23.1%, северной – 25.4, средней – 39.5, южной – 1.0%. Зональная растительность, развивающаяся в плакорных условиях таежной зоны, – еловые леса [1].

Республика Коми, достаточно суровая по климатическим условиям, оказалась богатой ресурсами, в том числе горючими – нефть, уголь, газ. Первая крупная комплексная геологоразведочная экспедиция была направлена на р. Ухта в 1929 г., в 1930 г. официально открыто первое в Коми АО месторождение легкой нефти с промышленными запасами, названное Чибьюским, разведано Ярегское месторождение тяжелой нефти. Развернувшиеся в Коми республике геологоразведочные работы выявили большую Тимано-Печорскую нефте-газовую провинцию и открыли ряд нефтяных месторождений. К юго-востоку от г. Ухта в верховьях р. Ижма начал разрабатываться Ижма-Омринский нефтегазоносный район. В 1935 г. открыто крупное Седъ-ёльское газовое месторождение. К 1940 г. в Коми АССР добыто 69.8 т нефти, 15.3 млн. м3. газа. В 1930 г. Г.А. Черновым открыто месторождение высококачественных коксующихся углей на р. Воркута. Промышленная эксплуатация месторождений в Воркутинском р-не началась в 1934 г. К 1940 г. в Коми АССР добыто 0.3 млн. т угля [2].

В соответствии с активно развивавшейся добычей нефти, газа, угля началось интенсивное использование лесных ресурсов. Вывозка древесины в 1932 г. составляла 3.3, в 1940 г. – 6.9 млн. м3. Таким образом, в первой половине ХХ в. на европейском Северо-Востоке СССР, а именно в Коми АССР, стремительно развивались геолого-разведочные работы и промышленная добыча природных ресурсов [2].

В последующие годы быстрыми темпами нарастала добыча угля, нефти и газа. Так, в 1960 г. добыто 17.6 млн. т угля, а в 1980 г. – 28.6. С 1960 по 1980 г. добыча нефти возросла с 0.8 до 20.4 млн. т/год, газа – с 1.0 до 19.4 млрд. м3. [2]. За это же время построены магистральные нефте- и газопроводы. Активно велись лесозаготовки. В 1960 г. вывезено 15.5 млн. м3 древесины, в 1980 г. – 21.5. Активизация лесозаготовок сопровождается интенсивным строительством лесовозных дорог [2].

Вместе с активным промышленным развитием территории происходил рост площади нарушенных земель, приобретавший все большие масштабы. Однако до 1970-х гг. работы по восстановлению (рекультивации) нарушенных земель не проводились [3]. Систематические данные о динамике площадей нарушенных и рекультивированных земель за этот период в опубликованных источниках нами не найдены. Отсутствовала законодательная база для проведения рекультивационных работ. Принятие ряда документов, предусматривающих необходимость рекультивации нарушенных земель: Земельных кодексов союзных республик, «Основных положений по восстановлению земель, нарушенных при разработке месторождений полезных ископаемых, проведении геологоразведочных, строительных и иных работ», введенных в действие с 1 января 1972 г., послужило толчком для начала систематического проведения рекультивационных работ в Коми АССР. Таким образом, только в последней трети XX в. в Республике Коми начались сис- тематический учет нарушенных промышленным воздействием земель и исследования по рекультивации.

Как видно из табл. 1, из общей площади нарушенных земель Республики Коми большая доля приходится на северные регионы – муниципальные образования городских округов Воркута, Инта, Усинск и подчиненные им территории, где расположены основные месторождения природных ископаемых.

Таблица 1

Динамика площади нарушенных земель по Республике Коми *, га

Территориальные единицы	Годы
	1985	1990	1995	2000	2005	2009
Республика Коми	20766	17282	15869	13706	11989	14161
Муниципальное образование городского округа «Сыктывкар»	-	6	34	60	55	54
Муниципальное образование городского округа «Воркута»	1389	1841	1036	1268	1222	1340
Муниципальное образование «Город Инта»	1324	1728	1332	1942	1903	1903
Муниципальное образование городского округа «Усинск»	7406	3780	2827	3793	2577	4741
Муниципальное образование городского округа «Ухта»	407	462	515	726	728	731
Муниципальное образование муниципального р-на «Вуктыл»	2344	2230	1824	395	230	195
Муниципальное образование муниципального р-на «Печора»	524	1223	1606	1026	1354	1133
Муниципальное образование муниципального р-на «Сосногорск»	1500	946	1125	513	356	494
Муниципальное образование муниципального р-на «Ижем-ский»	40	182	268	231	439	397

Окончание табл. 1

Территориальные единицы	Годы
	1985	1990	1995	2000	2005	2009
Муниципальное образо-
вание муниципального р-на «Княж-погостский» Муниципальное образо-	109	197	163	326	267	419
вание муниципального р-на «Койго-родский» Муниципальное образо-	70	110	94	97	57	35
вание муниципального р-на «Корт-керосский» Муниципальное образо-	937	287	602	382	227	227
вание муниципального р-на «При-лузский» Муниципальное образо-	305	442	544	444	437	410
вание муниципального р-на «Сык-тывдинский» Муниципальное образова-	1022	1161	1411	632	458	458
ние муниципального р-на «Сысольский» Муниципальное образова-	119	75	144	411	381	346
ние муниципального р-на «Троицко-Печорский» Муниципальное образова-	1984	1387	1349	570	468	389
ние муниципального р-на «Удорский» Муниципальное образо-	581	574	280	120	137	145
вание муниципального р-на «Усть-Вымский» Муниципальное образо-	198	201	242	188	170	221
вание муниципального р-на «Усть-Куломский» Муниципальное образо-	460	341	364	422	384	384
вание муниципального р-на «Усть-Цилемский»	34	109	140	160	139	139

Примечание: * – по данным стат. сборников [4, 5].

При анализе динамики общей площади нарушенных земель с 1985 г. обращает внимание отчетливо прослеживающаяся тенденция к снижению последней (табл. 1, рис. 1). Это связано с начавшейся в 1990-х гг. перестройкой экономики страны, сопровождавшейся сокращением промышленной добычи природных ресурсов в северном регионе.

Рис. 1. Динамика общей площади (тыс. га) нарушенных земель в Республике Коми (по данным стат. сборника «Охрана …» [4] и Гос. докладов …[6]).

Поскольку до 70-х гг. ХХ в. рекультивацию не проводили, этим, вероятно, можно объяснить чрезвычайно малую площадь рекультивированных земель в 1980 г. (табл. 2). С 1985 г. масштабы рекультивации существенно возрастают, но при этом сильно варьируя в отдельные годы по отношению к площади нарушенных земель. Примечательно, что площадь рекультивированных земель за период 1985–2005 гг. большей частью превышает площадь нарушенных (табл. 2). В Государственных докладах

Таблица 2

Соотношение площадей нарушенных и рекультивированных земель в Республике Коми*

Годы	Нарушено земель, га	Рекультивировано земель, га
1980	2423	147
1985	3723	3848
1990	2784	3766
1995	1919	1878
1997	1351	2246
1998	1087	1705
1999	2349	1552
2000	414	1306
2004	676	885
2005	875	1543
2006	747	230
2007	2286	842

Примечание: * – по данным Статистических ежегодников … [9, 10].

по охране окружающей среды в Республике Коми за 1998, 1999 гг. [6], статистических сборниках «Охрана …» [4, 7] отмечены недостатки в системе работ по рекультивации. В частности, указано, что цикл рекультивационных работ в Республике Коми ограничивается только первым, техническим этапом. «Рекультивация отработанных нарушенных земель сводится к техническому этапу, с последующим естественным лесовосстановлением и возобновлением травянистой растительности» [6]. В.П. Гладковым [8] отмечено, что «… при составлении проектов суть рекультивационных работ не раскрывается, что является недоработкой проектов. В результате на практике чаще всего рекультивация сводится к элементарной планировке участка». Таким образом, реальное увеличение площади рекультивированных земель, по-видимому, было существенно меньше. Варьирование показателей связано как со слабой теоретической разработкой, так и с недостаточно разработанными практическими приемами рекультивации.

Теоретические основы и практические приемы рекультивации закладывались в южных районах страны (в лесостепной, степной зонах, смешанных и широколиственных лесах), характеризующихся развитым земледелием [11 – 13]. Основная задача состояла в том, чтобы за короткий срок возвратить нарушенные земли в дальнейшее сельскохозяйственное использование. Для условий Севера со слабым развитием земледелия, где традиционные приемы хозяйствования (оленеводство, охота, рыбная ловля) связаны с состоянием природных экосистем, главной целью рекультивации становится восстановление природных экосистем на нарушенных территориях.

Попытки использовать на Севере принципы и приемы, разработанные для южных территорий, оказались практически неэффективными в суровых почвенно-климатических условиях. В частности, такой прием, как землевание – нанесение гумусированного слоя на нарушенную поверхность, в условиях Севера неприемлем. Это связано с особым строением почв таежной и тундровой зон, в которых под слоем моховой подстилки малой толщины практически отсутствует минеральный гумусовый слой [14 – 17].

Многолетние комплексные исследования группы сотрудников Института биологии Коми НЦ УрО РАН на Северо-Востоке европейской части России, посвященные разработке теоретических основ природопользования, позволили разработать концепцию ускоренного «природовосстановления» на Крайнем Севере [18 – 21]. Концепция опирается на принцип системности и представление о самовосстановлении экосистемы как сукцессионном процессе. Видовое разнообразие растительного сообщества, изменяясь при любых внешних, в том числе техногенных (антропогенных) воздействиях, является интегральным показателем состояния экосистемы. Основными положениями методологического подхода являются следующие:

• -    природная экосистема рассматривается как целостное, «эмерджентное» образование, состоящее из взаимосвязанных и взаимообусловленных структур: растительного сообщества, микробно-фаунистического комплекса, трансформирующего органические растительные остатки, и продуктивного слоя почв;

• -    главным связующим процессом между компонентами экосистемы является механизм биоло-

• гического оборота органического (растительного) вещества и энергии;

• -    почва является компонентом экосистемы, в котором замыкается биологический оборот органического вещества;

• -    разрушение любой из структур экосистемы разрушает связующий механизм – биологический оборот, и ведет к распаду экосистемы как единого целого.

Ни один из элементов экосистемы не может функционировать изолированно друг от друга. Как следствие, ни один из элементов экосистемы не может быть восстановлен отдельно друг от друга, т.е. вне системы.

Особенности структурного строения северных экосистем обусловлены суровым климатом в сочетании с наличием многолетнемерзлых пород, следствием этого является сокращение «зоны жизни» и тесное совмещение системных структур (биоты и почвы) в приповерхностном маломощном слое, резко граничащей с холодной практически инертной толщей пород. Такое строение делает систему в целом сильно уязвимой к техногенному воздействию и быстро разрушаемой. Обнажение малопродуктивной минеральной толщи обуславливает чрезвычайно медленное самовосстановление разрушенной биоты, провоцирующее активное развитие ускоренной эрозии.

Целью системы «природовосстановления» является восстановление экосистемы в полном объеме, а не ее отдельных компонентов. Традиционно рекультивацию рассматривают как ускоренный возврат нарушенных земель в хозяйственное использование (преимущественно в сельскохозяйственное), и упор делается на восстановление только одного из компонентов экосистемы – почвы.

Приемы «природовосстановления» должны соответствовать конкретным климатическим условиям и региональному направлению экономики, т.е. традиционному типу хозяйствования в регионе. На основе концепции «природовосстановления» для условий Севера разработана двухэтапная система практических приемов управляемого «природовосстановления» (рис. 2).

Природовосстановление

I этап «интенсивный» (3-5 лет)

Задача – противоэрозионная защита техногенного субстрата, развитие нового почвенного продуктивного слоя, приемы – внесение удобрений, посев многолетних трав, специальные приемы – очистка от нефтезагрязнений, поллютантов.

II этап «ассимиляционный» (20-25 лет)

Ускоренный самовосстано-вительный процесс. Мониторинг состояния растительного сообщества и почвы в целях предотвращения повторного техногенного нарушения.

.. .......... ^

Промежуточная (луговая) экосистема

I .......... ..

Вторичная (восстановленная) зонального типа экосистема

Рис. 2. Схема комплекса приемов природовосстановления.

На первом этапе, «интенсивном», в короткие сроки (3–5 лет) с применением базового приема – посева местных многолетних трав по фону органических и минеральных удобрений – формируется травянистая экосистема и биогенно-аккумулятивный (новый плодородный) слой. При загрязнении нарушенной территории нефтью на этом же этапе используют дополнительные специальные биологические приемы (применяют микробиологические препараты, биосорбенты). Этап занимает 3–5 лет, основным критерием его завершения является формирование травяного сообщества с общим проективным покрытием растений не менее 70%.

На втором этапе, «ассимиляционном», агрорежим снимается, и в процессе самовосстанови-тельной сукцессии сформированное на первом этапе травянистое сообщество постепенно замещается лесной или тундровой экосистемой. Ускорение развития зональной экосистемы определяет формирование нового продуктивного слоя на первом этапе.

В рамках проверки данной концепции проведены долговременные опыты по восстановлению экосистем в подзоне крайнесеверной тайги [22] и тундре [23], подтвердившие эффективность разработанной практической системы «природовосстановления».

Предложенная концепция «природовосстановления» расширяет традиционное представление о рекультивации, рассматривается как необходимая, конструктивная часть системы охраны природы. Она имеет принципиальное значение и при некоторой корректировке может быть использована в разных природных зонах.

Концепция вписывается в представление об обязательности сохранения ненарушенных природных экосистем в объеме, необходимом для поддержания биосферного равновесия на Земле. Так, К.С. Лосев [24] подчеркивает, что на Земле можно лишь на какой-то части заменить естественные экосистемы на искусственные (аграрные и техногенные) без подрыва механизма биотической регуляции и, следовательно, появления глобальных нарушений окружающей среды и угрозы развития глобального экологического кризиса. Эту предельную территорию под искусственными экосистемами он называет несущей экологической (хозяйственной) емкостью биосферы [25]. В настоящее время многие недооценивают важность сохранения естественных экосистем как гаранта стабильности среды биосферы. Переход цивилизации за пределы несущей экологической емкости биосферы проявился в изменении природной среды, последствиями которой стали изменение климата, прогрессирующее загрязнение окружающей среды, нарушение здоровья людей, обеднение почв и т.д. [24]. В связи с этим глубокий смысл получает концепция «природовосстановления» нарушенных человеком территорий, состоящая в восстановлении на них именно природных экосистем, выполняющих крайне важные биосферные функции. Равновесие в системе природопользования поддерживается «при- родовосстановлением», адекватным масштабам разрушения. При отсутствии адекватности в системе «человек–природа» создаются кризисные экологические ситуации, разрешение которых связано с изменением отношения человека к Природе. Необходима большая ответственность за сохранение среды своего обитания и всего живого мира в его разнообразии, понимание в общем простой мысли – взятое из Природы должно быть восполнено дополнительными затратами труда и финансов. Это есть теснейшая связь экологии и экономики.