Выявление зон экологической реставрации на основе моделей экологической безопасности в районе с трансформацией ресурсной экономики

Почему повреждённые горнодобывающие ландшафты важны для повседневной жизни

Во всём мире города, построенные на угле и других полезных ископаемых, часто платят скрытую цену: просадка грунта, загрязнённые воды и сокращение зелёных зон. Эти изменения не только уродуют ландшафт; они незаметно ослабляют природные системы, которые очищают наш воздух и воду, защищают от наводнений и поддерживают сельское производство. В данном исследовании рассматривается район Туншань в Сюйчжоу на востоке Китая — классический горнодобывающий город, находящийся в процессе трансформации — чтобы показать, как наука может направлять более разумную экологическую реставрацию, позволяя людям, природе и местной экономике выиграть вместе.

От угольных месторождений к более зелёной земле

Туншань окружает городской центр Сюйчжоу и долгое время был расчленён шахтами, провальными воронками и разрастанием застройки. В то же время он выполняет важную экологическую барьерную функцию, состоящую из сельхозугодий, лесов и озёр. Авторы поставили практический вопрос: куда в первую очередь направлять ограниченные средства на реставрацию, чтобы получить наибольшую экологическую отдачу? Для ответа они построили рамочную схему «оценка–структура–зонирование». Сначала они измерили, насколько хорошо ландшафт выполняет ключевые экологические «функции», такие как обеспечение чистой воды, предотвращение эрозии почв, накопление углерода и поддержка дикой природы. Затем они картировали, насколько легко растениям и животным перемещаться по району. Наконец, они разделили территорию на зоны, требующие различных уровней охраны или восстановления.

Измерение состояния экосистемных услуг

Команда проанализировала четыре временные точки — 2005, 2010, 2015 и 2022 годы — используя широко применяемую модель InVEST вместе со спутниковыми данными и локальными картами. Они рассчитали пять основных экосистемных услуг: водоотдача (сколько воды ландшафты удерживают и отдают), качество среды обитания, накопление углерода в растениях и почве, фотосинтетическая фиксация углерода и выделение кислорода растительностью, а также защита от эрозии почв. Эти показатели объединили в комплексный индекс экосистемных услуг, который показывает общий «балл здоровья» экологии для каждой точки. За почти два десятилетия многие из наиболее успешных участков находились в лесных и садовых ландшафтах на северо-востоке и юге, в то время как городские ядра и сильно разрабатываемые зоны стабильно показывали худшие показатели. В среднем индекс следовал N-образной кривой, с заметным падением около 2010 года — когда Туншань перешёл в статус района, и земли под застройку быстро заменили пашни и леса.

Картирование экологических артерий и точек давления

Далее исследователи обратили внимание на то, насколько свободно природа может перемещаться по территории. Они выделили «экологические источники» — участки, которые во все годы постоянно ранжировались как исключительно важные для экосистемных услуг — и рассматривали их как опорные пункты биоразнообразия и ключевых природных функций. Затем, используя метод, вдохновлённый электрическими цепями, они рассчитали «поверхность сопротивления», показывающую, насколько разные элементы, такие как автомагистрали, плотная застройка, зоны провалов шахт, крутые склоны и яркие ночные огни, препятствуют перемещению видов и экологических процессов. Это выявило 126,6 км² экологических источников, 147 коридоров общей длиной примерно 592 километра и десятки «узких мест» и барьерных участков, где коридоры сжимаются или разрываются, особенно в застроенных и затронутых горной добычей частях района.

Четыре зоны для более умной реставрации

Чтобы превратить эти карты в практические меры, авторы создали простой индекс зонирования, объединяющий три элемента: насколько сильны сегодня экосистемные услуги, насколько трудно перемещаться экологическим процессам (сопротивление) и улучшаются ли или ухудшаются условия с течением времени. С помощью этого индекса они разделили Туншань на четыре экологические зоны. Буферные зоны, где условия в целом хорошие, но всё ещё уязвимые, занимают более половины района и представляют собой большую возможность поддерживать функционирование природы при относительно небольших усилиях. Зоны охраны, примерно одна десятая площади, — это «жемчужины» лесов и продуктивных сельхозугодий, требующие строгой охраны. Зоны предупреждения — места, где природа испытывает нагрузку и может ухудшиться без предупредительных мер. Зоны реставрации — чуть более 5% территории — это наиболее деградированные участки, часто совпадающие с провалами шахт и плотной застройкой, требующие срочного и целенаправленного восстановления.

Что это значит для людей и политики

Для жителей и планировщиков Туншаня и других городов, основанных на добыче ресурсов, послание понятно: экологическая реставрация работает лучше, когда она направляется туда, где природа ещё сильна, где она рушится и как люди меняют землю. Исследование показывает, что хотя прошлые проекты по восстановлению помогли в отдельных местах, большие части ландшафта остаются в хрупком промежуточном состоянии — ни нетронутом, ни полностью разрушенном — где грамотное управление может изменить баланс. Объединив оценку экосистемных услуг с путями перемещения дикой природы и чёткими правилами зонирования, предложенная схема даёт практическую дорожную карту: защищать высокофункциональные зоны, укреплять буферы, действовать заранее в зонах предупреждения и концентрировать интенсивное восстановление в наиболее повреждённых очагах. Так города, выходящие из горнодобывающего прошлого, могут восстановить более здоровые ландшафты, которые лучше поддерживают повседневную жизнь — от безопасных вод и почв до более удобных для жизни neighbourhoods.

Цитирование: Ma, Y., Wang, R., Wang, Y. et al. Identifying ecological restoration zones based on ecological security patterns in a resource transitioning district. Sci Rep 16, 5829 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36110-3

Ключевые слова: экологическая реставрация, экосистемные услуги, горнодобывающий город, изменение землепользования, пространственное планирование