Кіріспе

Орман фрагменттерінің биологиялық динамикасы жобасы (БДДЖ; немесе португал тілінде Projeto Dinâmica Biológica de Fragmentos Florestais, PDBFF) – тропикалық жаңбырлы ормандардағы тіршілік ортасының фрагментациясының әсерін зерттейтін ірі экологиялық эксперимент. 1979 жылы құрылған эксперимент Бразилияның Амазонка тропикалық орманында, Манаустың жанында орналасқан. Жобаны Амазонка биоәртүрлілігі орталығы мен Бразилияның Амазонканы зерттеу институты (INPA) бірлесіп басқарады. Жоба 1979 жылы Томас Лавджой SLOSS пікірсайысын зерттеу мақсатымен басталды. Алғашқыда «Экожүйелердің ең төменгі сыни мөлшері» жобасы деп аталған бұл жобада түрлі өлшемдегі орман фрагменттері құрылды. Фрагменттер құрылмас бұрын деректер жиналды, ал фрагментацияның әсерін зерттеулер 25 жылдан асып кетті. 2020 жылғы сәуір айына дейін жобаның нәтижесінде 785 ғылыми мақала және 150-ден астам магистрлік диссертациялар мен ғылыми жұмыстар жарық көрді.

Үлгілік зерттеулер

BDFFP алаңында организмдерге және олардың тіршілік ортасына бөлшектенудің әсерін зерттеуге бағытталған кең ауқымды зерттеулер жүргізілді. Зерттеу нысандарына ағаштар және басқа да флора, микроорганизмдер, сондай-ақ түрлі омыртқалы және омыртқасыз жануарлар кірді. Сонымен қатар, топырақтың химиялық құрамы мен дамуы, фрагменттердегі адам және қоршаған орта факторлары да зерттелді. BDFFP алаңында жүргізілген ең маңызды зерттеулердің кейбіреулері төменде қысқаша сипатталған.

Шекаралық әсерлер

Шекаралық эффектілер – әртүрлі орталардағы кедергілерде немесе оларға жақын жерлердегі әсерлерін сипаттайтын жалпы термин. Олар көптеген орталарда, әсіресе фрагменттелген орталарда маңызды фактор болып табылады және олар жан-жақты зерттелген. Бұл тақырыптағы маңызды зерттеулердің бірі – Валери Капос, Элиза Ванделли, Жозе Луис Камарго және Гислене Ганаде жүргізген «Орталық Амазониядағы орман фрагментациясына байланысты ортаның және өсімдіктердің жауаптарындағы шекаралық өзгерістер». Төмендегі мәліметтер У.Ф. Лоуренс пен Р.О. Биергардтың «Тропикалық орман қалдықтары: фрагменттелген қоғамдастықтардың экологиясы, басқаруы және сақталуы» еңбегінің 33-44 беттерінен алынған. Шекаралық эффектілер аймақтық ортада да маңызды рөл атқарады, Амазонка ормандырып, булану және топырақ қорғау арқылы гидрологиялық циклдарды сақтауға көмектеседі. Орман фрагменттерінің үздіксіз орманмен салыстырғанда, ашық жерлерден (матрицадан) келетін құрғатушы шекаралық эффектінің орманға ену деңгейіне және өсімдіктердің оған қалай жауап беретініне байланысты булану деңгейі жоғары болуы мүмкін. Сондықтан, бұл зерттеу орман фрагменттерінде булануға әсер ететін факторлардың шекаралық градиенттерін және оларға өсімдіктердің жауаптарын бағауға бағытталған. Сонымен қатар, шекаралық эффектілердің уақыт өте келе қалай өзгеретіні зерттелді. Температура, бу қысымының тапшылығы (ВҚТ) және топырақтың ылғалдылығы зерттелген факторлардың ішінде болды. Зерттеуде орман шетінен 500 метрден астам қашықтықтағы бақылау алаптарындағы өлшемдермен салыстырылатын, орманның батыс шетінен орталыққа қарай әртүрлі арақашықтықтағы трансекттерде алынған өлшемдер салыстырылды. 1988-1990 жылдар аралығында құрғақ маусымда жер асты өсімдіктері мен су арақатынасы бақыланды, топырақтың ылғалдылығы он ай бойы өлшенді, жер асты өсімдіктерінің таралуы, микроклимат және жапырақтардың кеңеюі зерттелді, сондай-ақ өсімдіктер құрылымы зерттелді. Жауынды және құрғақ маусымдарда топырақтың ылғалдылығы шекаралық трансекттерде бақылау алаптарындағы ылғалдылыққа ұқсас болды, бірақ шекараның өзінде және шекарадан 40-80 метр аралығындағы аймақта ерекшеліктер байқалды. Құрғақ маусымда орман топырағының суы құрғақ нүктеден төмендеді, бірақ ең құрғақ нүктелер міндетті түрде шекараға жақын болмады және ұзақ құрғақшылықтың белгілері табылмады. Осылайша, өсімдіктерге шекаралық құрғақшылықтың әсері топырақтың ылғалдылығының төмендеуі және атмосфералық сұраныстың артуынан туындауы керек, бұл тамыр жүйелерінің жеткізу қабілетін асып түседі, бірақ экожүйе деңгейіндегі су тапшылығынан емес. Өсімдіктердің жауабы: Дугетиядағы жапырақтардың кеңеюі бойынша шекаралық аймақтардағы және бақылау аймақтарындағы өсімдіктер арасында жапырақтардың кеңею жылдамдығында ешқандай айырмашылық болған жоқ. Бұталы ағаштардың су жоғалтуын азайту үшін жапырақшаларын жабады ма, жоқ па деген сұраққа жауап іздегенде, екі жер арасында да ешқандай айырмашылық табылған жоқ. Олар орман асты өсімдіктерінде де осыған ұқсас реакцияны зерттеді, нәтижелер орман шетіне жақын жерде орман асты өсімдіктерінің суды тиімді пайдалану қабілеті жоғары болуы мүмкін екенін көрсетті. Бұл үрдіс орманнан тыс ауаның орман астындағы ауамен көбірек араласуымен немесе төменгі ыдырау жылдамдығымен немесе екеуінің бірігуімен түсіндірілуі мүмкін. Өсімдіктер құрылымы да талданды. Олар орта факторларындағы шекаралық градиенттердің күрделі үлгілерге айналатынын анықтады, бұл шекараның әсерін көрсетеді. Өсімдіктердің су жағдайына шекараның әсеріне көп айғақтар болмаса да, кем дегенде бір жер асты түрінің таралуы шекараға жақындықтың тиімсіз екенін көрсетеді. Осы зерттеудің кейбір жалпы салдары – шекаралық эффектілердің орта айнымалыларына әсері олардың жасына байланысты күрделенеді. Бұл күрделі үлгілер мен өсімдіктердің оларға жауаптары жиектердегі жиі болатын жарықтарға, өсімдіктер құрылымын өзгертуге және шекаралық эффектілердің сипаты мен көлемін өзгертуге байланысты болуы мүмкін. Шекаралық эффектілерге негізделген басқару шешімдері осы эффектілердің механизмдерін түсінуді қамтиды, ал бұл механизмдерді және олардың уақыт өте келе қалай өзгеретінін анықтау үшін ұзақ мерзімді зерттеулер қажет.

Жануарлар дүниесіне әсері

Көптеген зерттеулер омыртқалылар мен омыртқасыздарға, соның ішінде қосмекенділерге, жәндіктерге, сүтқоректілерге және құстарға фрагментацияның әсері туралы жүргізілді. Рихард Биергегаард пен Филип С. Стауфердің «Амазония жаңбырлы ормандарындағы жер асты құстары мен динамикалық тіршілік ортасы мозаикасы» атты зерттеуі – бұл шабындықпен немесе ескі шабындық жерлерде өсімдіктердің қайта өсуімен қоршалған шағын ормандардың динамикалық жүйесіндегі құстарды зерттеудің ұзақ мерзімді тәжірибесі. Төмендегі мәліметтер В. Ф. Лоуренс пен Р. О. Биергегаардтың «Тропикалық орман қалдықтары: фрагменттелген қоғамдастықтардың экологиясы, басқаруы және сақталуы» еңбегінің 138-155 беттерінен алынған. 1 және 10 гектарлық, сондай-ақ 100 гектарлық учаскелерде жер асты құстарын белгілеп, қайта ұстау бағдарламасы жүргізілді. Бұл құстардың түр құрамы мен белсенділік деңгейіндегі өзгерістерді анықтауға бағытталған. Нектармен қоректенушілер, жәндіктермен қоректенушілер және жеміс-жидектермен қоректенушілерді қамтитын экологиялық гильдиялардың кең ауқымды талдауы жүргізілді. Фрагменттердегі құстардың түр құрамындағы өзгерістер қалдықтардың мөлшерімен, оқшаулану уақытымен және айналасындағы өсімдік жамылғысының сипаттамасымен байланыстырылды. Жәндіктермен қоректенушілер үшін, оқшауланғаннан кейінгі резерваттарда ең көп ұсталған құстардың саны мен түрлік байлығы айтарлықтай төмендеді. Армиялық құмырсқаларды іздеп жүретін түрлер оқшауланғаннан кейін 2 жыл ішінде 1 және 10 гектарлық учаскелерден толығымен жоғалып кетті. Жәндіктермен қоректенушілер сияқты, жеміс-жидектермен қоректенушілер де оқшауланғаннан кейін ұстау көрсеткіштерінің айтарлықтай төмендеуін көрсетті, ал төрт түр оқшауланғаннан кейінгі уақыттың әсерін көрсетті. Көгершіндер сияқты нектармен қоректенушілер, жәндіктермен және жеміс-жидектермен қоректенушілерге қарағанда фрагментацияға аз сезімтал екені дәлелденді. Құстар тропикалық жаңбырлы ормандардың экожүйесінде маңызды рөл атқарады және осы ормандарда ең көп зерттелген организмдер тобы болып табылады, сондықтан олар тіршілік ортасының фрагментациясына жануарлар әлемінің реакциясын түсінуге тамаша мүмкіндік береді. Бұл зерттеуде ерекше сезімтал және сезімтал емес түрлер тобы анықталды. Бұл тропикалық ормандардың экожүйелеріне адамның әсерін азайту үшін қажетті түсінікті дамытудың алғашқы қадамдары.

Болашақ

Бес адамнан басталған бастама қаржыландырудың өсуіне байланысты біртіндеп күш алды және үлкен штатпен жұмыс істейтін табысты орташа көлемді ғылыми жобаға айналды. Бұл өсім түрлердің фрагментацияға жауабын үнемі ірі масштабта инвентаризациялауға мүмкіндік берді, бұл болашақ сақтауға қатысты зерттеулердің басты назар аударатын мәселесі болып табылады. Осы зерттеудің маңызды артықшылықтарының бірі – оның ұзақ мерзім бойында өте тұрақты жүргізілуі. Он жылдар бойындағы тәжірибелер Эль-Ниньо құрғақшылықтары сияқты табиғи құбылыстардың орын алуына жағдай жасайды, олар фрагментацияға әсер етуі мүмкін табиғи бұзылыстардың маңызды факторлары болып табылады. Дегенмен, орман фрагменттері туралы әлі де көп нәрсе білу қажет. BDFFP деректері көрсеткендей, тіпті кішкентай фрагменттердің де флористикалық құрамы мен көміртегі жинағының тұрақтанып, күрт экологиялық өзгерістерден кейін ғасырлар бойына қалыптасуы мүмкін (Laurance 2011). BDFFP экспериментінен туындаған негізгі мақсаттар – жердің үлкен аумақтарын сақтап, өміршең популяциялардың сақталуын қамтамасыз ету және орманның табиғи экологиялық процестерін сақтау. Орманды жоюдың тропикалық орманның құрамы мен процестеріне үздіксіз әсерін ескере отырып, Амазония аймағының экологиялық болашағы оның экономикалық болашағымен тығыз байланысты деуге болады. Өрттердің, климаттың өзгеруінің және коммерциялық аңшылық пен орман шаруашылығының адам әсерінен туындайтын қауіпті шеткі әсерлерді болдырмау үшін күш-жігерді жалғастыру қажет. BDFFP экспериментімен 30 жылдан астам уақыт бойы жүргізілген зерттеулер мен мәліметтерді жинау ғалымдар үшін көптеген жаңалықтар мен маңызды сабақтарға әкелді, бірақ сонымен қатар қаржыландыру сияқты көптеген қиындықтарға да тап болды. 1990 жылдардың соңынан бері отарлау және аңшылық BDFFP үшін тікелей қауіп ретінде пайда болды. 1100 км-лік Манаус-Венесуэла тас жолының салынуы орманды отарлау мен орман шаруашылығын күшейтті (Laurance 2011). Адамдардың бұл жерлерге ағыны жалғасып жатқандықтан, BDFFP-нің қорғау жұмыстары қоршаған орман экожүйелеріне зиян келтірмеу үшін маңыздырақ болып келеді.