Последствия вытаптывания и нарушения почвенного покрова для антарктических почв

Большая часть Антарктики покрыта льдом, но существуют также изолированные места с обнажённой почвой, например, скалы, прибрежные полосы, нунатаки и сезонно свободные от снега и льда участки земли. Самый большой свободный ото льда регион в Антарктике — Сухие долины Мак-Мёрдо площадью примерно 15 000 км2¹. Наземная биота сконцентрирована в почвах, сформировавшихся в этих свободных ото льда районах, которые имеют общую площадь примерно 49 500 км2 и в основном ограничены Антарктическим полуостровом, Трансантарктическими горами, Землёй Мак-Робертсона и Землёй Королевы Мод². Для большинства этих почв характерны общее отсутствие структурности и связности, низкий уровень органики, биомассы и первичной продуктивности, нехватка влаги, медленная скорость разложения и ограниченная почвенная биота³. Данные характеристики в сочетании с общим отсутствием более высокой растительности (вида сосудистых растений) и преобладанием низких температур приводят к более высокой уязвимости почв и к их вытаптыванию человеком⁴.Большинство видов человеческой деятельности сосредоточены в свободных ото льда районах с лёгким доступом и мягким климатом (например, на Антарктическом полуострове и на близлежащих архипелагах). Самые интенсивные нарушения почвенного покрова возникают вблизи научно-исследовательских станций или полевых лагерей, а также на основных туристических объектах. К другим подвергающимся воздействию участкам относятся районы, представляющие важность с точки зрения науки, исторические места, пункты наблюдения за красивыми ландшафтами и прибрежными колониями животных (рис. 1).

Вытаптывание может привести к изменениям свойств почвы и характеристик её поверхности, в том числе к увеличению ширины колей, сопротивления вдавливанию и насыпной плотности почвы^4-8. Обычно в результате вытаптывания возникают видимые изменения микрорельефа^{4, 9-11} (рис. 1 и 2) в дополнение к изменению альбедо в некоторых конкретных районах.

Также было выявлено ряд воздействий на флору, в основном на Антарктическом полуострове с более богатой растительностью, при этом наиболее заметное сокращение растительного покрова и биомассы наблюдалось вокруг троп¹² (рис. 3). Обитающие в почве животные испытывают как прямое, приводящее к росту смертности, так и опосредованное воздействие, снижающее качество среды обитания, что, в свою очередь, отражается на плодовитости, многочисленности, составе и структуре почвенного сообщества^{6, 7, 13}. Определённые микробиологические параметры (в том числе ферментативная активность и почвенное дыхание) могут изменяться под действием пешеходного движения^{13, 14}. В результате вытаптывания уменьшается количество доступных питательных веществ в антарктических сообществах мхов¹². Кроме того, было высказано предположение, что внедрение неместных видов может быть прямым результатом пешеходного движения, связанного с присутствием человека^{14, 15}, хотя для определения относительной важности данного механизма требуются дополнительные доказательства.

Оцениваемая серьёзность нарушений зависит от типа почвы, климата района, вида и интенсивности нарушения (пешеходное или автомобильное движение), динамичности ландшафта и исследуемого компонента экосистемы. Нарушения, возникающие в результате пешеходного движения и разбивки полевых лагерей, обычно занимают небольшую площадь, но часто ясно видны¹⁶. В некоторых уязвимых почвах пешеходные тропы образуются сразу же и остаются видимыми в течение многих лет после этого события^{4, 10}. Движение транспортных средств также приводит к нарушениям грунта, которые зачастую более обширны и устойчивы¹⁷. Нарушение почвенного покрова часто бывает самым сильным в тех местах, где нарушается поверхностная пустынная корка и обнажается лежащий ниже мелкозернистый материал^{4, 13, 18}. В Сухих долинах Мак-Мёрдо чётко выраженные пешеходные маршруты сформировались в мягких материалах всего лишь после 20 пересечений местности пешеходами и всё ещё видны спустя 23 года после такого нарушения⁴ (рис. 2, A и B). Слабонесущие грунты с песчано-галечно-гравийной структурой также уязвимы к вытаптыванию и сразу же повреждаются⁷. В отличие от этого, почвы с высоким валунным покровом и/или крупнозернистые почвы наименее подвержены повреждениям⁴ (рис. 2, C и D). Другие районы с дюнами из эолового песка или крупнозернистыми вулканическими почвами могут быть легко повреждены, но физические последствия регулярного пешеходного движения могут исчезнуть уже через год вследствие замерзания-оттаивания и ветрового воздействия^{7, 10} (рис. 1, D). Экспериментальные исследования в почвах, расположенных в морской части Антарктики, показали, что последствия вытаптывания почвы могут полностью исчезнуть в течение 3–5 лет, если район будет закрыт на такой срок для любого передвижения людей⁷. Предполагается, что такой же интервал времени необходим для развития бриофитов и сопутствующих сообществ беспозвоночных на ранее оголённой почве¹⁹.

Существует несколько инструментов для управления воздействиями пешеходного движения в Антарктике²⁰. Научный комитет по антарктическим исследованиям (СКАР) разработал Экологический кодекс поведения при осуществлении наземных научных полевых исследований в Антарктике. В нём для уменьшения последствий вытаптывания предлагаются две меры: (1) придерживаться существующих установленных трасс и (2) избегать передвижения в районах, которые особенно уязвимы к вмешательству (например, в районах с торфяными почвами, моховыми покровами, пустынной коркой или илистыми/грязевыми участками). Помимо этих общих рекомендаций Стороны Договора об Антарктике разработали сборник Правил поведения для посетителей, в котором даются конкретные инструкции касательно проведения деятельности на наиболее часто посещаемых участках Антарктики с учётом экологических ценностей и чувствительности окружающей среды на каждом таком участке. В правилах приводится ряд мер по контролю за последствиями вытаптывания, в том числе, установление границ закрытых районов с целью охраны уязвимых достопримечательностей, а также установление пеших маршрутов для предотвращения вытаптывания растительности. И, наконец, планы управления для некоторых Особо управляемых районов Антарктики (ОУРА) и Особо охраняемых районов Антарктики (ООРА) включают в себя указания по охране окружающей среды во время полевых работ или посещений, что помогает ограничить воздействия на почву. До настоящего момента все эти существующие кодексы поведения помогали контролировать масштаб многих потенциальных воздействий, возникающих в результате вытаптывания.

Необходимо регулярно оценивать и, по мере необходимости, пересматривать данные рекомендации, чтобы обеспечить их постоянную эффективность, учитывая прогнозируемый рост интенсивности человеческой деятельности. В дальнейшем может быть полезно рассмотреть разнообразие ответных реакций различных видов почвы на вытаптывание. Например, эффективность использования установленных маршрутов, пересекающих почвы без растительного покрова, сильно зависит от конкретных условий^{7, 10}. В некоторых местах с низкой интенсивностью вытаптывания небольшие изменения на поверхности почвы исчезают сравнительно быстро, менее чем через один годовой цикл, давая основания полагать, что иногда рассредоточение деятельности в более широких коридорах может быть самым эффективным выходом по сравнению с формированием определённого и длинного маршрута. Однако исследования показали, что для маршрутов с высокой интенсивностью использования и маршрутов, расположенных на участках с крутыми склонами, нарушение можно свести к минимуму, если ограничиться использованием одной, ясно обозначенной тропы, проходящей, по возможности, по каменистым или валунным поверхностям, и избегать илистых/грязевых участков^{7, 9, 18}. Очевидно, что определяя, когда и где лучше всего сосредоточить или рассредоточить человеческую деятельность, необходимо учитывать как условия окружающей среды, так и ожидаемую интенсивность использования конкретных участков⁷. Скоординированный подход с использованием согласованного объёма биофизических или химических индикаторов для оценки уязвимости различных почвенных покровов Антарктики к вытаптыванию человеком и возможности их последующего восстановления помог бы менеджерам по охране окружающей среды и представителям туристической отрасли в выборе оптимальной для конкретного участка стратегии минимизации физических и биологических воздействий.