ТАВРІЙСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ІМ. В.І. ВЕРНАДСЬКОГО

Лук'яненко Катерина Олексіївна

УДК 911.9:551.44

КОНСТРУКТИВНО-ГЕОГРАФІЧНІ ОСНОВИ

ОХОРОНИ ТА ВИКОРИСТАННЯ

КАРСТОВИХ ПЕЧЕР ГІРСЬКОГО КРИМУ

Спеціальність 11.00.11- конструктивна географія і раціональне використання природних ресурсів

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата географічних наук

Сімферополь – 2006

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі фізичної географії і океанології географічного факультету Таврійського національного університету ім.. В.І. Вернадського

Науковий керівник доктор географічних наук, професор

ВАХРУШЕВ БОРИС ОЛЕКСАНДРОВИЧ,

Таврійський національний університет ім. В. І. Вернадського,

декан географічного факультету,

завідувач кафедри землезнавства і геоморфології.

Офіційні опоненти: доктор географічних наук, професор

НЕКОС ВОЛОДИМИР ЮХИМОВИЧ

Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна

Завідувач кафедри екології та конструктивної географії

кандидат геолого-мінералогічних наук,

ШУТОВ ЮРІЙ ІВАНОВИЧ

Кримський відділ Українського державного геолого-розвідувального інституту

провідний науковий співробітник

Провідна установа: Львівський національний університет ім. Івана Франка Міністерства освіти і науки Украіни, географічний факультет, м. Львів

Захист відбудеться „16” травня 2006 р. о 14 год. На засіданні спеціалізованої вченої ради К. 52.051.03 при Таврійському національному університеті ім. В. І. Вернадського за адресою: 95007 м. Сімферополь, проспект Академіка Вернадського, 4, ауд. 427.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Таврійського національного університету ім. В. І. Вернадського за адресою: 95007 м. Сімферополь, проспект Академіка Вернадського, 4, ауд. 427 (А).

Автореферат розісланий „15” квітня 2006 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради,

доктор географічних наук К.А. Позаченюк

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. Крим відноситься до добре вивчених карстових регіонів Східної Європи. Площа поширення порід, що карстуються, у Криму досягає 21,3 тис. км2 (84% площі півострова). Спелеоресурсний потенціал Криму складає 1070 карстових порожнин загальною довжиною більш ніж 71 тис. м і обсягом більш ніж 1,5 млн. тис. м3. Серед територій і об'єктів заповідного фонду Криму, що включають 2 заказники і 73 пам'ятника природи геологічної спрямованості, більш 40 припадає на карстові печери. Актуальність роботи підкреслюється невирішеними проблемами, як теоритичного так і практичного плану, що склалися в області охорони, заповідання та використання карстових печер. У методиках виділення заповідних об'єктів і територій, стосовно визначення природоохоронного рангу печер, істотна частка належить суб'єктивізму. Відсутні науково обґрунтовані підходи до раціонального використання спелеоресурсів, немає наукових критеріїв, яки повинні встановлювати природоохоронну значимість спелеологічних об'єктів. Крім того, при структурній реорганізації, а також створенні нових заповідних територій і об'єктів, значно зросла роль пам'ятників природи місцевого значення, реорганізаційні зміни не завжди позитивно відбиваються на охороні карстових порожнин, у природоохоронній політиці, щодо спелеооб`ектів, переважають заборонні тенденції.

За цих умов побуває особливої актуальності задача створення методики об'єктивної природоохоронної оцінки карстових порожнин, удосконалення моніторингу і керування якістю печерного середовища існуючих туристсько-екскурсійних спелеокомплексів (ТЕСК), і тих, що будуть створюватись на основі печер Криму.

Актуальність і своєчасність розв`язку цих проблем обумовлені посиленням антропогенного впливу на печери Криму, що пов'язано з інтенсивним розвитком туризму і широким залученням рекреаційних спелеоресурсів у сферу комерційного використання. Уразливість природного середовища карстових печер, непоновлюваність, пов'язаних з ними, спелеоресурсів, ставить за мету розробку науково обґрунтованих заходів для їх охорони і раціонального природокористування.

Актуальність дисертаційної роботи підкреслюється й тим, що вона виконувалася у межах програми – “Керівні принципи охорони печер і карсту”, яка була прийнята Міжнародною комісією з Національних парків і заповідних територій Всесвітнього Союзу збереження природи (The World Conservation Union-IUCN) при сприянні ЮНЕСКО.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Робота виконувалася згідно з планом науково-дослідних держбюджетних і госпдоговірних робіт 1996-2005 р. Лабораторії карсту і спелеології (ЛКС) ТНУ ім. В.І. Вернадського: “Узагальнення матеріалів і удосконалення методики стаціонарних спостережень у Червоній печері” (№ ). “Карстологічні дослідження печери Мармурова на Чатирдагу для цілей проектування і створення туристсько-екскурсійного спелеокомплексу”; ГПО “Укргеології” за темою “Підготовка об'єкта геотуризма на базі печери Мармурова” (№ госпдоговора 247): Карстолого-спелеологічного Центру Інституту геології АН України за темою “Дослідження і вишукування з метою забезпечення раціональної експлуатації та охорони природного середовища туристсько-екскурсійного спелеокомплексу на нижньому плато Чатирдагу”; “Наукове обґрунтування раціонального природокористування на території розміщення рекреаційних підприємств Гірського Криму (№ 014655)”; у 1997 р. – за договором з Республіканським комітетом з екології та охорони природних ресурсів АРК відповідно темі “Наукове обґрунтування введення нової категорії природно-заповідного фонду України – карстово-спелеологічного національного природного парку”; у 1996- 1998рр. у межах наукових досліджень за темою Українського державного інституту мінеральних ресурсів АН України “Еколого-геологічне вивчення екскурсійних печер Мармурова і Эміне-Баір-Хосар на Чатир-Дагу з метою визначення впливу техногенного навантаження” (№010506). У 1996 – 2005 р. автор брала участь в експедиційних дослідженнях карстових порожнин Криму і Кавказу, проведених під егідою Української спелеологічної Асоціації (УСА) і Міжнародного Союзу спелеологів (UIS).

Мета та основні завдання дослідження.

Мета роботи – обґрунтування наукових підходів до охорони, заповідання і використання карстових печер як особливого виду інтегральних ресурсів (спелеоресурсів).

Відповідно до поставленої мети вирішено наступні завдання:

- розглянуто історію природоохоронних досліджень печер Гірського Криму і проаналізовано існуючу систему заповідання спелеооб'єктів;

- удосконалено теорію спелеоресурсного підходу до природоохоронної оцінки заповідних печер;

- розроблено методику природоохоронної оцінки заповідних печер;

- систематизовано, проаналізовано фактичній матеріл 867 карстових порожнин і визначено їх природоохоронне значення та заповідний статус для 103 печер;

- на основі розробленої методиці здійснено природоохоронне районування карстових масивів з виділенням найбільш перспективних для створення нових заповідних територій;

- здійснено моніторинг спелеоекосистеми ТЕСК і розроблено методичні основи раціонального функціонування ТЕСК.

Об'єкт і предмет дослідження. Об'єктом дисертаційного дослідження є карстові території і печери Гірського Криму. Предметом – сучасний стан і використання карстових порожнин Криму, як особливого виду природних ресурсів (спелеоресурсів), науково обґрунтована оцінка природоохоронного значення, заповідання і раціонального використання печер Криму

Наукова новизна роботи.

1. Поглиблено основні положення теорії спелеоресурсного підходу до природоохоронної оцінки карстових порожнин, де матеріально-енергетичні комплекси печер розглянуті як інтегральні, з властивостями цілісності та взаємозв'язку, спелеоресурси. 2. Удосконалено положення про спелеоресурсний потенціал як сукупність усіх видів ресурсів у кожній карстовій порожнині придатних до використання. Вперше показано, що здатність печерних геосистем формувати і підтримувати своє середовище може також виступати як значний спелеоресурс. 3.Вперше визначені та обґрунтовані 23 критерія оцінки природоохоронного значення печер. 4. Вперше обґрунтована з урахуванням спелеоресурсного підходу і розроблена методика заповідання та визначення природоохоронного статусу печер і карстових територій. 5. На основі розробленої методиці вперше здійснено природоохоронне районування карстових масивів з виділенням найбільш перспективних для створення КСНПП, запропонован новий показник – питома оцінка заповідності. 6. Поглиблено конструктивно-географічні засади раціонального і ресурсозаощаджуваного використання карстових печер і територій. Вперше розроблено геоэкологічні засади функціонування та експлуатації карстових ТЕСК.

Практичне значення. Наведені у роботі матеріали використовуються в держбюджетній темі кафедри економічної та соціальної географії ТНУ ім. В.І. Вернадського: “Концепція регіонального розвитку Криму у ринкових умовах” (№0101006502). Матеріали розділів 5 і 6 впроваджені в практичну діяльність ТЕСК “Печера Мармурова” і “Печера Кизил-Коба”. Результати підрозділів 6.1, 6.2. увійшли до звіту з науково-дослідної роботи Українського державного інституту мінеральних ресурсів за темою “Еколого-геологічне вивчення екскурсійних печер Мраморної і Эміне-Баір-Хосар на Чатирдазі з метою визначення впливу техногенного навантаження”, а також до наукового звіту за темою “Наукове обґрунтування раціонального природокористування на території розміщення рекреаційних підприємств Гірського Криму” (№ 014655).

Застосування розроблених методик дозволить істотно поліпшити реальну охорону карстових печер, буде сприяти раціональному використанню та залученню у різні сфери економіки Криму спелеоресурсів, а також збільшити рентабельність і конкурентноздатність туристичної галузі.

Матеріали дисертаційного дослідження використані при розробці курсів “Рекреаційні ресурси світу”, “Технологія туристської діяльності”, “Регіональне карстознавство” для студентів географічного факультету ТНУ ім. В.И. Вернадського.

Фактичний матеріал і методика досліджень. Дисертаційна робота є результатом п'ятнадцятирічних досліджень, проведених автором у гірських карстових районах Криму. Основним методом отримання фактичного матеріалу були маршрутні, експедиційні та напівстаціонарні роботи у печерах Гірського Криму. Карстові печери Криму, де були створені екскурсійні комплекси, вивчалися протягом року , що дозволяло в ряді випадків використовувати методику стаціонарних карстологічних досліджень. Польовими роботами були охоплені усі карстові масиви Криму. У карстових порожнинах здійснювалася напівінструментальна зйомка в масштабі 1 : 200, 1 : 500. В екскурсійних печерах Чатирдагу, Долгоруковскої яйли велися моніторингові напівстаціонарні геоэкологічні дослідження (більш 50 аналізів карстової води, 30-ти газового складу повітря, більше ніж 1000 температурного режиму, 50 радіометричних вимірів та ін.). Основу дисертації склали кадастрові дані про більш 1000 карстових порожнин Криму, матеріали про зарубіжні печери та створені на їхній основі екскурсійні комплекси та Національні парки. Автором використані фондові матеріали ЛКС ТНУ, ІМР АН України, а також архівні матеріали професора В.М. Дублянського, наукового керівника професора Б.О. Вахрушева, провідного наукового співробітника Кримського відділу Українського державного геолого-розвідувального інституту Ю.І. Шутова, старшого наукового співробітника Інституту геологічних наук НАН України О. Б. Клімчука, люб'язно наданих дисертанту.

Особистий внесок автора. Дисертація виконана на основі результатів науково-дослідних робіт ЛКС ТНУ (керівник професор Б.О. Вахрушев), у яких автор брав безпосередню участь. Концептуальні основи роботи, її структура, постановка проблем, шляхи їхнього розв’язку та отримані результати є авторськими. Карстологічні дослідження важкодоступних гірських територій, проходження складних карстових порожнин здійснювалися в складі експедицій УСА і UIS під керівництвом президента УСА О.Б. Клімчука, віце-президента УСА О.Ф. Козлова а також керівника Кримського регіонального центру УСА по обліку і документації печер, доцента Г.М. Амелічева, яким автор щиро вдячний. При використанні спільних робіт у дисертації наведені усі необхідні посилання.

Апробація результатів роботи. Результати досліджень пройшли апробацію на конференціях і з'їздах: “Ландшафт як iнтегруюча концепцiя XXI сторiччя” (Київ, 1999), “Проблеми різноманiття ландшафтних комплексiв України” (Київ, 2000), VIII з’їзд Українського географічного товариства (Луцьк, 2000), II Міжнародна конференція “Тектоніка і нафтогазоносність Азово-Чорноморського регіону” (Сімферополь, 2000), “Геоморфологічні дослідження на Україні: минуле, сучасне, майбутнє” (Львів, 2000), I Всеукраїнська конференція “Гiдрологiя, гiдрохiмiя, гiдроекологiя” (Київ, 2001), “Регiональнi екологiчнi проблеми” (Київ, 2002), Наукова конференція по антропогенній географії і ландшафтознавству (Вінниця, 2003), щорічних з'їздах УСА і наукових конференціях професорсько-викладацького складу ТНУ ім. В.І. Вернадського (2000-2006р.).

Публікації. За темою дисертації автором опубліковано 9 робіт, 6 з яких у наукових виданнях зі списку ВАК України.

Обсяг і структура роботи. Дисертація складається з вступу, 6 розділів, висновків, списку літератури (195 найменувань, у т.ч. 11 англомовних) і додатків. Загальний обсяг роботи складає 187 сторінок, з них 12 рисунків, 18 таблиць.

Основний зміст дисертаційного ДОСЛІДЖЕННЯ

У першому розділі “Охорона і використання карстових печер Гірського Криму” надається характеристика карстових печер, як основних підземних форм карстового рельєфу Гірського Криму. Виділено історичні етапи природоохоронних досліджень карстових порожнин, зроблено аналіз сучасного стану охорони і заповідання печер Гірського Криму.

Карстові печери Гірського Криму. На 1.01.2006 р. у Гірському Криму відомо 1045 карстових порожнин, що відносяться до чотирьох генетичних класів: карстово-гравітаційного, карстово-нівального, карстово-ерозійного, карстово-абразійного. Питання генезису і морфології карстових порожнин Криму детально висвітлені в літературі (Амелічев 2002; Вахрушев 1991, 2002, 2004; Гвоздецький 1972, 1981; Дублянський 1977, 1987, 2000, 2001, 2002, 2004; Зенгіна 1967; Іванов 1962, 1972; Максимович 1963, 1969; Клімчук 1985, 2002, 2003; Соколов 1962; Шутов, 1989, 1990, 2002.). Різні за генезисом карстові порожнини мають свої особливості поширення у Гірському Криму і притаманні внутрішні властивості.

В історії природоохоронних досліджень печер Гірського Криму нами виділено 3 періоди: 1) період до 1917 р.; 2) період з 1917 по 1991 р.; 3) сучасний період, починаючи з 1991 р.

Період досліджень до 1917 р. характеризується нагромадженням первинної, часом суперечливої інформації про необхідність дбайливого відношення до підземних ландшафтів, про можливості раціонального використання карстових порожнин. У цей час проводиться підготовка до створення перших науково-суспільних організацій, що стали прообразами великих державних установ, що здійснюють охорону навколишнього середовища і природних ресурсів. У 1883 р. Кримський гірський клуб для відвідування печер побудував на Чатирдазі перший у Росії гірський притулок, де у 1897 р. під час VII Міжнародного геологічного конгресу побувало близько 400 учасників з різних країн. У рішенні конгресу був відзначений добрий стан охорони печер у Криму.

Період досліджень з 1917 по 1991 р. відрізняється створенням державних законів і системи установ, що контролюють використання і охорону природних ресурсів, характеризується значною активністю і масштабністю природоохоронних заходів. Загалом за цей період було прийнято 32 природоохоронні постанови і рішення. Починаючи зі створення в 1961 р. Комплексної карстової експедиції АН УРСР, накопичений величезний досвід по виявленню й обґрунтуванню заповідних печер, створені перші спеціалізовані заповідні території для охорони карстових об'єктів. У той же час спостерігається велика плутанина внаслідок роз'єднаної і неузгодженої роботи природоохоронних і туристичних організацій, недосконалості правових актів.

Сучасний період (починаючи з 1991 р.) у цілому характеризується подальшим удосконаленням природоохоронних законів і мережі заповідних територій, але вже в рамках незалежної української держави, на новій законодавчій базі. З'являються підприємства різної форми власності, що здійснюють у відношенні печер природоохоронні і рекреаційні функції, організуються нові форми природоохоронної діяльності – суспільні організації-попечителі, формуються нові природоохоронні об'єкти. Автор виділяє кілька проблем у сучасному стані охорони і заповідання печер Криму:

1. Неузгодженість і протиріччя природоохоронних документів нормативно-правової бази різних органів центральної і місцевої влади. Карстові порожнини чи входять до складу територій і об'єктів, що мають більш високий заповідний статус, або самі є пам'ятниками природи загальнодержавного чи місцевого значення. 2. Відсутність нормативної бази, заснованої на науковому підході до виділення природоохоронних об'єктів карстового походження та визначення їхнього заповідного статусу. 3. За минулі роки багаторазово змінювалась структура природоохоронних територій Криму - ліквідувалися одні, виникали нові заповідні об'єкти. Нормативно-правовими документами не визначається, що відбувається при включенні об'єкта одного природоохоронного статусу в іншій. Невизначено природоохоронний статус спелеологічних пам'ятників, що знаходяться на території заказників, виділених за різними ознаками. 4. При визначенні природоохоронного значення карстових порожнин відсутній ресурсний підхід до проблеми: не з'ясовано, чи є спелеооб'єкти особливим видом природних ресурсів (Андрейчук, 1987) або до ресурсів відносяться тільки заповнювачі карстових порожнин (Коржик, 1987); не враховується значення карстових порожнин у різних сферах діяльності людини.

У другому розділі “Аналіз світового досвіду заповідання, охорони та використання карстових печер” проаналізований міжнародний досвід організації природно-заповідних об'єктів карстового генезису, а також раціональне використання печер у різних галузях господарської діяльності.

Стан заповідання, охорони та використання карстових печер у зарубіжних країнах. У міжнародній практиці розв'язок питання що до охорони та раціональної експлуатації печер уперше на загальнодержавному рівні було прийнято в США, пізніше у Чехословаччині. В інших країнах законодавчі акти що до охорони і використання печер входять до складу державних законів, або приймаються на рівні місцевої влади. На Міжнародному конгресі країн, що розвиваються, відносно Національних парків і територій, що охороняються (м. Каракас, Венесуела, 1991 р.) уперше карстово-спелеологічни об'єкти були віднесені до природних об'єктів особливого рангу, що вимагають спеціального підходу в охороні та використанні, була обґрунтована необхідність прийняття керівного документа міжнародного рівня. На Конгресі були також розроблені та прийняті рекомендації з проектування, менеджменту і використанню карстово-спелеологічних об'єктів. Одним з видатних світових досягнень у цій області стало прийняття Міжнародною комісією з Національних парків і територій, що охороняються Всесвітнього Союзу збереження природи (The World Conserveration Union - IUCN) при сприянні ЮНЕСКО найважливішого документа - “Керівні принципи охорони печер і карсту”(1996 р.).

Карстові порожнини, як унікальні природні утворення, здавна привертають до себе увагу вчених і туристів, стаючи найчастіше об'єктами рекреаційної діяльності. За даними UIS, у наш час у Світі обладнані та експлуатуються понад 1000 екскурсійних печер, які щорічно відвідує до 26 млн. осіб, з яких 32 порожнини -11 млн. осіб. У зарубіжній Європі відомо 336 ТЕСК. В Україні в цей час обладнано для відвідування на різному технічному рівні близько 10 карстових печер, які щорічно відвідують більш ніж 0,5млн. екскурсантів. Необладнані печери Криму та Поділля зазнають навантаження неорганізованого відвідування рекреантів, і, що особливо небезпечно, туристських організацій, які не мають досвіду роботи і спеціальних дозволів. При цьому неминуче постає питання про охорону та раціональне використання екскурсійних печер.

Національні парки закарстованих територій. На цей час у світі розповсюджені дві форми охорони та експлуатації печер - державна і приватна. Як показує світовий досвід, еталонами оптимального поєднання природоохоронних, просвітницьких та комерційних функцій екскурсійних печер є ті з них, що діють у системі національних парків. У великих карстових регіонах світу національні парки набули широкого розповсюдження, їх основою найчастіше є унікальні карстові порожнини. На базі національних парків працює більш ніж 100 спелеолабораторій. Спелеолабораторії, крім функцій моніторингу печерного середовища, проводять дослідження в області інженерної геології, гідрогеології, геофізики, сейсмології, тектоніки та ін. наук.

У наш час в Україні склалась парадоксальна ситуація. Відносно щільності карстових форм на одиницю площі, та наявності унікальних карстових явищ (карстова область Гірського Криму, найбільші у світі карстові порожнини в гіпсах Наддністрянщини) Україна не поступається значним спелеорегіонам світу (США, Західній Європі). Проте, у природоохоронному законодавстві України карстові порожнини практично не згадуються. З огляду на широкий розвиток на Україні карстових явищ, наявність унікальних карстових об'єктів, приймаючи до уваги світовий досвід, стає очевидним факт необхідності створення у нашій державі особливого типу охоронних територій –Карстово-спелеологічних національних природних парків.

У третьому розділі “Ресурсний підхід у природоохоронній оцінці печер” розглядаються основні підходи до виділення термінів “спелеоресурс” і “спелеоресурсний потенціал”. Загальні поняття про спелеоресурси тільки формуються. Питання про печери, як про особливий вид ресурсів був піднятий у 1987 р. В.М. Андрейчуком, В.П.Коржиком, Г.А. Бачинським. У карстології розвивається напрямок, відповідно до якого до спелеоресурсів відносять компоненти карстових порожнин, що мають матеріальне відображення (обсяг порожнини, породи, що її вміщують, відклади, підземна атмосфера, гідросфера, біосфера). На думку автора, відзначені компоненти є сукупністю ресурсів, що формують середовище, визначають екологічну рівновагу печери. При цьому не лише речовинний склад спелеоекосистемы, але й її морфогенетичні властивості виступають ресурсом, що формує середовище. Необхідно також враховувати, що використання спелеоресурсів спрямоване на задоволення тих чи інших соціальних потреб, отже, поняття “спелеоресурси” переходить у площину економічних категорій. Усю сукупність видів спелеоресурсів, можливих до використання, можна подати через спелеоресурсний потенціал. Матеріально-енергетичні компоненти карстових порожнин розглядаються як інтегральні, з властивістю цілісності та взаємозв'язку, ресурси (Дублянский, 2002).

Ресурсозаощаджувальна експлуатація, заснована на науковому підході та економічних розрахунках, є основою раціонального природокористування в карстових областях. У зв'язку з цим, експлуатації спелеоресурсів повинен передувати комплекс наукових пошуків та економічних розрахунків і екологічних експертиз.

Проблеми охорони і використання спелеоресурсів Гірського Криму. Аналіз матеріалів перших розділів дозволяє виявити основну причину проблем, пов'язаних із заповіданням і використанням спелеологічних об'єктів. Це відсутність науково-методичної бази для виділення цих природоохоронних об'єктів і визначення їхнього статусу. Тому головними задачами дослідження є виділення й обґрунтування чітких критеріїв, за якими будуть оцінюватися спелеооб'єкти, що претендують на присвоєння природоохоронного статусу, розробка оцінних шкал, методики математичної обробки якісних і кількісних характеристик.

У Гірському Криму можливо використовувати для різних цілей 304 печери (29%). Багато підземних порожнин Криму виступають як поліфункціональні об'єкти: 262 можуть мати 1-5 видів використання, 44 – 6-10 видів, 1Червона печера) – більш 10. Загалом, чим вищий ресурсний потенціал печери, чим багатше і різноманітніше виражені її компоненти, тим цінніше вона для природокористування, але тим вищим має бути й її природоохоронний статус.

Важливим моментом у природоохоронній оцінці печер є визначення цінності окремих видів спелеоресурсів, спелеооб'єктів і спелеорегіонів у цілому. Відповідно до розробок М.Ф. Рєймерса (1990), цінність території, об'єкта, яки претендують на заповідання складається з територіальної (просторової), екологічної та соціально-психологічний складових і визначається комплексом матеріальних, трудових і природних ресурсів. Просторова цінність печер Криму полягає в наближеності їх до рекреаційних районів і розташуванні на непридатних для господарства місцевостях, що не веде до вилучення цінних земель.

На нашу думку, ступінь цінності карстової порожнини, як спелеоресурсного комплексу, визначається частотою наявності та фізіономічною виразністю в ній окремих видів спелеоресурсів. Частота наявності може кількісно виявити поширеність того чи іншого явища, а її амплітуда (розмах) значень - розбити печери на відповідні класи. У зв'язку з цим пропонується цінність спелеоресурсів визначати через класи наявності: звичайні чи типові, рідкісні та унікальні.

У четвертому розділі розглядаються “Методологічні основи заповідання та охорони карстових печер Гірського Криму”. Розроблено методику заповідання карстових об'єктів, що передбачає поетапну роботу зі складання індивідуального паспорта-характеристики карстової порожнини, виявлення ресурсного потенціалу на основі оцінювальних критеріїв, і визначення природоохоронного статусу печери.

Методика заповідання карстових порожнин. Перший етап полягає у створенні індивідуального паспорта печери. Тут відзначаються основні характеристики порожнини: назва, кадастровий номер, місце розташування, морфометричні дані, висотне положення, геологічні умови закладення і літолого-мінеральний склад порід, що вміщують печеру, мінерали, що формують відклади, елементи і параметри печерної морфології, гідрологічні об'єкти, мікроклімат, флора і фауна, історичні факти, графічні плани і розрізи та ін. Для Криму і деяких інших карстових областей України підготовлені регіональні кадастри карстових порожнин, що поєднують у собі систематизовані дані індивідуальних паспортів.

Другий етап - виявлення ресурсного потенціалу печер – складається з трьох підетапів:

1 підетап: добір критеріїв, що визначають природоохоронне значення карстових порожнин. Критерії є важливими елементами спелеоэкосистем, що відповідають за матеріально-енергетичні компоненти печери і здатність її до підтримки, генезису і відновленню середовища. До них віднесені наступні критерії: морфогенетичні (генезис печери, довжина, глибина), геологічні (речовинний склад відкладів, що вміщають, мінеральні та натічні утворення, обвальні та сніжно-крижані та ін. нагромадження); властивості повітряного середовища печери (температурний режим, вологість і рух повітря, газовий склад, радіаційний стан і лікувальні властивості повітряного середовища); гідрологічні (ріки, струмки, озера, джерела, сифони, хімсклад, витрата води, підвищення рівня); біологічні – перебування троглобіонтної і троглофільної флори і фауни. Відзначені об'єкти є результатом комплексної взаємодії компонентів, що формують середовище, та у свою чергу, самі формують печерне середовище.

2 підетап: розробка оцінних шкал критеріїв, що ґрунтуються на визначенні частоти наявності й виразності виділених елементів спелеоэкосистем. Згідно методики статистичної обробки фактичних даних для класифікації природних об'єктів, запропонованої В.Ю. Некос і Л. М. Снопик (1984) для розмежування якісних градацій шкали (типові, рідкісні, унікальні об'єкти та явища) і підведення під них кількісної основи, були використані статистичні показники всієї аналізованої вибірки печер (середньостатистичне одно- і двухсигмові межі розподілу). Одно- і двухсигмові межі розподілу частоти наявності, відповідають 5 і 34% об'єктів у вибірці. Отже, якщо в регіоні даний критерій чи явище зустрічаються менше 5% випадків, вони відносяться до унікальних, від 5 до 34% - до рідкісних, більше 34% - до типових. Перші з них оцінюються в 100 балів, другі – у 10, треті – у 1 бал. Необхідно також взяти до уваги, що вибір номінальної, прогресивної шкали також суб'єктивний, як і вибір будь-якої іншої шкали.

3 підетап: кількісне визначення цінності печери – полягає в диференціальній оцінці окремих критеріїв щодо розробленої шкали і отримані середнього інтегрального показника цінності для кожної карстової порожнини у вибірці.

Перераховані вище види робіт з виявлення й оцінювання ресурсного потенціалу карстових порожнин дозволяють перейти до третього етапу процедури заповідання печер – визначенню їхнього природоохоронного статусу. Прийняті в Україні статуси об'єктів природно-заповідного фонду також визначалися за вище описаним методом математичної статистики. Для отриманих раніше (3 підетап) середньо-інтегральних показників цінності печер розраховується середнє оцінне значення (Хср.) і середньоквадратичне відхилення (). Печери із середнім інтегральним балом більше (Хср.+2) є унікальними і їм потрібно надати статус пам'ятників природи загальнодержавного значення. Доступ до найбільш цінних визначних пам'яток у них повинний бути цілком припинений. Печери із середнім інтегральним балом від (Хср.+) до (Хср.+2) містять рідкісні визначні пам'ятки і повинні бути пам'ятниками природи місцевого значення. Для збереження виявлених у них цінних об'єктів необхідно прийняти заходи по обмеженню (регулюванню) відвідування печери. Карстові порожнини із середньою оцінкою менш ніж (Хср.+) є типовими для даної місцевості та не вимагають вжиття спеціальних заходів охорони, однак завдяки можливому виявленню у них нових, більш цінних визначних пам'яток необхідно взяти ці об'єкти на облік. Їхнє відвідування може бути вільним. Для збереження частки типових, що не мають природоохоронного статусу печер, як представників місцевого чи регіонального генотипу, рекомендується найбільш високо оціненим з них надати статус пам'ятників природи місцевого значення. Частка таких печер визначається за аналогічною методикою параметрами інтегральних оцінок, що перевищують значення (Хср.+3), де Хср. і , відповідно, середньоарифметичне і середньоквадратичне відхилення, розраховані тільки для категорії печер без статусу.

Четвертий етап процедури заповідання спрямований на виявлення найбільш придатних територій для організації спелеологічних заказників, заповідників і національних парків, що поєднували б карстові порожнини, які мають найбільш цінні властивості. Етап передбачає перехід від локального до регіонального рівня процесу заповідання.

Критерії природоохоронної значимості таі їхня кількісна оцінка. У підрозділі подається обґрунтування вибору оцінних критеріїв, що мають природоохоронне значення. Надано характеристику обраних оцінних критеріїв на основі аналізу фактичних даних природоохоронного кадастру карстових порожнин Гірського Криму.

Оцінка природоохоронної значимості і визначення заповідного статусу печер Криму. Для кожної печери були обрані 3 морфогенетичних, 11 геологічних, 3 мікрокліматичних, 5 гідрологічних і 1 біологічний критерій, які мають найбільше природоохоронне значення. Далі розраховувався середній бал для усіх 23 критеріїв, що і визначав природоохоронну значимість порожнини. Результати оцінювання отримані для 867 печер Криму.

Аналіз отриманих оціночних показників виявив наступне. У цілому частота (щільність) розподілу різко знижується від низьких оцінок до високих та описується рівнянням ступневої функції y=11,083х-2,3712, де y – частота, х – природоохоронна оцінка, бали (рис. 1).

Максимальну кількість балів одержали Красна (Долгоруківський масив), Скельска (Байдарська долина), Мраморна і Эміне-Баір-Хосар (Чатир-Даг) печери. Далі, зменшуючись з максимальною різницею оцінок у 3-4 бали йде угрупування з 45 печер. Відповідно до правила очищення даних від артефактів (Некос, 1984) печери, які набрали максимальну кількість балів, необхідно відразу віднести до вищого рангу порожнин і в подальших розрахунках не враховувати.

Рис. 1. Визначення заповідного статусу печер Криму

Пам'ятники природи: ППМЗ –місцевого значення, ППЗЗ – загальнодержавного значення.

Більше 84% усіх оцінок випадає на інтервал від 0 до 5 балів. Тут також знаходиться середньоарифметичне значення (2,51) всієї аналізованої генеральної сукупності оцінок. Односигмова межа (значення середньоквадратичного відхилення 5,23) дозволяє визначити оцінний діапазон, до якого належать порожнини, що не мають високої природоохоронної значимості і, отже, що не претендують на присвоєння заповідного статусу. Він має межі Хср. , тобто від 0,13 до 7,74 балів. Сюди входять 789 порожнин, чи 91% усієї сукупності. Двухсигмова межа визначає границі оцінок для печер, ідентифікованих як пам'ятники природи місцевого значення (мал. 1). Нижня границя для них складає 7,75, верхня – 12,97 бала. У цьому інтервалі знаходиться 31 порожнина, чи 4% сукупності. Печери з оцінками більш 12,97 бала - 47 (5%) відносимо до пам'ятників природи загальнодержавного значення.

Однією з цілей створення пам'ятників природи місцевого значення є охорона типових, еталонних природних об'єктів. З метою збереження частки найбільш цінних типових карстових порожнин, що не мають статусу, були знову розраховані статистичні показники тільки цієї групи. Середньоарифметичне склало 1,14, а середньоквадратичне відхилення 1,67 балів. У діапазон значень більш Хср.+3 (6,15 бал.) потрапили 25 печер, чи 3% усієї сукупності, що також додатково відносимо до пам'ятників природи місцевого значення.

Усього виділено 103 карстові порожнини (12%), які мають природоохоронну значимість. Це в 3,7 рази більше, ніж зареєстровано в цей час в офіційному переліку печер-пам'ятників природи. Найбільша кількість рідкісних і унікальних печер зосереджено на Айпетрінському масиві (33). За ним йдуть Карабійський (26), Долгоруківський (14) і Чатирдазький (13) масиви. Загалом, по Криму, печери без заповідного статусу склали – 88%, печери пам'ятники природи місцевого значення – 7%, загальнодержавного значення - 5%. Це співвідношення у відсотках по масивах склало: Айпетрінський -88:6:6, Ялтинський – 75:17:8, Нікітський – 80:20:0, Бабуганський–94:6:0, Чатирдазький – 90:4:6, Демерджинський – 88:0:12, Долгоруківський – 60:23:17, Карабійский– 90:6:4, у Східному Криму – 70:20:10, у Передгір'ї Криму – 96:4:0. У середньому, по Криму - 83:11:6. Виявлені співвідношення дозволяють провести попередньо природоохоронну спелеологічну оцінку закарстованних територій.

У п'ятому розділі “Перспективи заповідання і використання печер Криму” показані основні протиріччя в природоохоронній політиці в умовах прискорення темпів рекреаційного використання карстових районів Криму. На основі вищевикладеної методики виявлені найбільш перспективні райони для створення нових заповідних об'єктів.

Рис. 2. Частка перспективних для заповідання печер у межах карстових масивів Криму

Перспективні райони для створення карстово-спелеологічних національних природних парків і туристсько-екскурсійних спелеокомплексів. Сучасна мережа заповідних комплексів у Криму далеко не вичерпує сформовані потреби оптимізації природокористування. На базі запропонованої автором методики виявлення природоохоронної значимості печер, з метою оптимізації охоронних заходів можуть аналізуватися питання про організацію нових заповідних територій. Для цього, найбільш простим способом є визначення середньоарифметичної оцінки всього карстового масиву за результатами природоохоронної оцінки печер, розташованих у його межах. Тут можливі два варіанти розрахунку – визначення середньої оцінки для усіх печер масиву, чи тільки для заповідних. У першому випадку найвища оцінка у Долгоруківського масиву (7,70 балів), у другому – у Демерджинського (18,21 бал).

Для створення заповідних територій важливою умовою є компактність розміщення цінних об'єктів, що забезпечує високу ефективність охоронних заходів і зниження фінансових витрат на їхнє проведення. У зв'язку з цим найбільшу цінність мають ті карстові масиви, що мають менші площі та високу концентрацію заповідних об'єктів. У даному випадку таким показником є щільність заповідних печер. З іншого боку значення заповідної території різко збільшується, якщо в її межах охороняються особливо цінні, рідкісні та унікальні об'єкти, які мають статус пам'ятників природи. У цьому випадку таку унікальність характеризує середня інтегральна оцінка заповідних печер. Виникає можливість отримати новий показник – питому природоохоронну оцінку карстових масивів, що характеризує спелеоресурсну цінність 1 км2 закарстованної території. Одиницею виміру є кількість балів, яка припадає на 1км2. Лідерство займає Чатирдагський (3,04 бали/км2), далі - Долгоруківський (2,03) і Ай-Петрінський (2,01 бали/км2) масиви. Ці території ми відносимо до пріоритетних для створення нових заповідних одиниць. Вони також заслуговують на особливу увагу тому, що в їхніх межах уже працюють комплекси обладнаних для відвідування печер.

Рис. 3. Розподіл питомої природоохоронної оцінки по карстовим масивам Криму

Масиви: 1 – Айпетрінський, 2 – Ялтинський,

3 –Нікітський, 4 – Бабуганський,

5 – Чатирдагський, 6 – Демерджинський,

7 – Долгоруківський, 8 – Карабійський,

9 – Східно-Кримський, 10 – Передгірний Крим.

Карстово-спелеологічний національний природний парк “Чатирдаг”. У підрозділі розглядаються проблеми зонування, раціональної експлуатації парку, а також організаційні заходи. Чатирдаг відносно усіх параметрів є еталонним масивом для створення першого в Україні КСНПП. Тут уже створений і успішно працює з 1989 р. ТЕСК “Печера Мраморна”, його сформована інфраструктура буде сприяти успішному становленню КСНПП.

Ріс. 4 Природоохоронне спелеологічне районування карстових масивів Криму.

У шостому розділі “Конструктивно-географічні основи ефективного функціонування карстових туристсько-екскурсійних спелеокомплексів” розроблені економічні та конструктивно-географічні основи ефективного функціонування карстових ТЕСК

Економічні показники ефективної експлуатації карстових туристсько-екскурсійних спелеокомплексів. Головним показником варто вважати оптимальне співвідношення експлуатаційних витрат і доходів від експлуатації. Витрати при експлуатації печер змінюються в залежності від особливостей експлуатації та управлінських підходів і більш ніж на половину є фіксованими, мало залежать від кількості відвідувачів. До складу важливих економічних характеристик експлуатації ТЕСК ми відносимо економічні категорії – “відвідуваність” і “пропускна здатність”. “Відвідуваність печери” - кількість відвідувачів, що залежить від економіко-географічних умов відвідування, рівня реклами, просторової доступності у випадку необмеженої пропускної здатності печери. Поняття “відвідуваності” відповідає поняттю “попиту” у товарній економіці. “Пропускна здатність печери” – кількість відвідувачів, що може бути пропущена печерою при існуючих фізичних і технічних параметрах екскурсійної траси і встановленому режимі роботи, без виникнення неприпустимих змін підземного середовища. Це поняття аналогічне поняттю “пропозиція” у товарній економіці. Ліміти відвідування встановлюються на основі екологічного моніторингу печерного середовища.

Фактична відвідуваність печер коливається в широких межах. До великих об'єктів відносяться печери з відвідуваністю від 200 тис. до 1 млн. осіб у рік; до середнього від 30 до 200 тис. осіб/рік; до малого до 30 тис. осіб/рік. Рекреаційний спелепотенціал Криму досягає 1- 1,5 млн. осіб на рік. Режим роботи печер ТЕСК визначається типом екскурсій, а також тривалістю і сезонністю роботи.

Геоекологічні основи функціонування карстових туристсько-екскурсійних спелеокомплексів. Під антропогенними факторами, що впливають на підземний ландшафт ТЕСК, автор, у даному випадку, розуміє вплив на печерне середовище під час експлуатації печери як екскурсійного об'єкта. Основними факторами антропогенного впливу на підземний ландшафт є: обладнання екскурсійних маршрутів, спорудження додаткових, штучних входів у печеру; вплив освітлення; вплив екскурсійного відвідування. Аналіз фактичних матеріалів, отриманих автором у результаті 15-ти років досліджень в екскурсійних печерах Чатир-Дагу, дозволив довести наступне:

1. У результаті обладнання екскурсійних маршрутів у печерах змінився поперечний і подовжній профіль ходів і галерей. З'явилися штучні елементи підземного ландшафту: бетонні доріжки, кам'яні кладки, штучні тунелі і траншеї. Будівництво другого штучного входу в печери вплинуло на важливий елемент підземного ландшафту - мікроклімат. У результаті навколо вхідних частин у межах 5-6 м від входів утворилася локальна циркуляція повітря, за нею невелика “буферна підзона”, на яку впливає, як навколовхідна, так і основна “нейтральна мікрокліматична зона”.

2. У зв'язку з роботою системи освітлення, температура в печерах збільшується і досягає значень, що перевищують природні. Підвищення температури і зміну вологості необхідно розглядати як похідну від двох факторів: впливу освітлення і впливу відвідувачів. У печері Мраморна підвищення температури повітря в середині Тигрового ходу досягло 20С. Аналогічно відбувається підвищення абсолютної вологості печери до 13 Мб (середня для цього пункту 12,3 Мб). Розвитку водоростей і моховиння, що спостерігається біля електричних ламп, сприяє спектр емісії, що покриває типові діапазони абсорбції рослинних організмів.

3. Вплив відвідувачів позначається на температурному забрудненні. Один середньостатистичний відвідувач виділяє тепла в межах від 82 до 116 ватів (1ват = 1 Дж/сек). Якщо людина рухається, то показник збільшується до 170 ватів. Річний приплив тепла від відвідувачів (Е, Дж/сек) може бути оцінений по формулі: , де: t – середній час екскурсії в годинах, N – загальна кількість відвідувачів на рік. У печері Мармурова цей показник досягає ккал (max потік 230000 осіб на рік у 1992 р., тривалість екскурсії 1 година). Тепло, що виділяється відвідувачами, підвищує температуру повітря в районі екскурсійної траси, час відновлення температури досягає кількох десятків хвилин.

4. Потік екскурсантів може викликати фізичне забруднення печерного середовища. У печері Мраморна один екскурсант генерує біля аерозольних часток за 1 годинну екскурсію. Такі ж показники у печері Еміне-Баір-Хосар. Під час екскурсійного потоку (max зареєстрованому) 230000 осіб/рік у печеру щорічно заноситься біля аерозольних часток. Виміри в різних залах показали, “аерозолєздатність” екскурсантів слабко міняється під час перебування в печері.

5. Хімічне забруднення викликане відвідувачами, полягає у виділенні діоксиду вуглецю. Будь-яке збільшення концентрації СО2 може вплинути на хімічну рівновагу печерних вод і мінеральних утворень. Модель, що описує варіації діоксиду вуглецю в залежності від потоку відвідувачів, була запропонована Е. Вiлларом у 1986 році. Концентрація СО2 пропорційна кількості відвідувачів і часу їхнього перебування в печері: ; де C(T) - зміна концентрації СО2 (у проміллє) за час t; N – кількість відвідувачів; t – час перебування відвідувачів (години); V – обсяг печерного залу (м3). Зроблені розрахунки показали, що у печері Мраморна в галереї Казок (об`єм 5020 м3) концентрація СО2 за 6 годин роботи повинна підвищиться на 8127 ppm (об.%). Наявний повітрообмін з поверхнею та іншими залами знижує приріст концентрації, але фонова літня концентрація СО2, дорівнює