УДК 630* 181. 351 (58.9) (571.6)

МЕТОД ВОССТАНОВЛЕНИЯ АРЕАЛОВ ЛЕСООБРАЗУЩИХ  ВИДОВ И ЛЕСНЫХ СООБЩЕСТВ

 

Петропавловский Б.С.

(Ботанический сад-институт ДВО РАН, г. Владивосток, РФ)

Petropavlovsky B.S.

(Botanical garden-institute far eastern branch Russian of scienses,  Vladivostok, Russia)

 

Рассмотрен метод восстановления ареалов лесообразующих видов и лесных сообществ разного типологического уровня. Метод может быть использован для задач восстановления коренной лесной растительности и решения ряда других актуальных задач в области оптимизации лесного комплекса.

 

Restore method is considered generic and species habitats of forest communities of different typological level. Method can be used to rebuild indigenous forest vegetation and address a number of other urgent tasks in the field of optimization of forest complex.

 

Ключевые слова: метод, восстановление, лесная растительность, ареал

Key words: method, restoration, forest vegetation, habitat

 

Математико-картографическое моделирование биологических объектов и методы картографирования растительности имеют большое значение для задач экологии (Берлянт, 1978, Жуков, 1978), составления карт современного распространения и восстановления ареалов растительных сообществ разного иерархического уровня и конкретных видов, что имеет большое значение для оптимизации охраны и рационального использования растительных ресурсов. Особенно это актуально для лесов с высоким уровнем биологического разнообразия, с выдающимися экологическими (биосферными), социальными и сырьевыми функциями. К таким регионам относится и Приморский край, что ассоциируется с природным феноменом по высокому уровню биологического разнообразия  - Уссурийской тайгой, основу которой составляют кедровники, или кедрово-широколиственные леса.

Уникальная лесная растительность Приморского края заметно деградирует в связи с промышленными практически неуправляемыми рубками и губительными лесными пожарами. В связи с антропогенным прессом вдвое сократилась площадь кедровых лесов (Петропавловский, 2004). В связи с этим приобретают особое значение переход на рациональное, разумное использование лесных ресурсов с неистощимым лесопользованием, а также восстановление и реконструкция лесов с целью повышения их сырьевых, биосферных и социальных функций. Все это должно основываться на изучении лесообразовательного процесса. Важнейшими задачами являются: выявление закономерностей распространения и экологии наиболее распространенных лесообразующих видов; составление их экологических паспортов, характеризующих в табличной форме толерантность и экологические оптимумы произрастания по ведущим факторам среды; восстановление былых ареалов. Но для этого необходимо разработать методы восстановления былого ареала лесной формации и составление экологических паспортов, позволяющих определить зоны экологической комфортности (а, следовательно, и устойчивости) конкретного вида в районах проведения искусственных посадок основных лесообразователей. Методы составления экологических паспортов отражены в ряде публикаций (Петропавловский, 1993, 2012а, б). Здесь рассматривается метод картографического восстановления былого ареала на примере кедра корейского в Приморском крае.

Для составления картосхем распространения преобладающих видов необходимо использовать массовые материалы лесоустройств. Здесь отражен опыт сбора лесоустроительной информации для подобных задач и создания карты лесов Приморья (Петропавловский, 2004). В базу данных вошла информация по 31 бывшим лесхозам, всех  лесных заповедников и других категорий земель: картосхемы лесной растительности (планы лесонасаждений лесничеств лесхозов или заповедников)  и лесотаксационные описания. На картосхемы наносилась регулярная сеть трапеций («квадратов»), образованных пересечениями широт и меридианов через 2,5´, что в переводе на реальную поверхность земли соответствует элементарной ячейке с размерами примерно 5 х 5 км. Съем информации по лесной растительности из лесотаксационных описаний лесоустройства и факторам среды из различных источников производиться в углах  элементарных ячеек, что позволяет выявить основные характеристики лесной растительности и экологических условий по ведущим факторам. На лесную растительность Приморского края приходится 7065 точек (или ячеек) регулярной сетки. Информация заносилась в электронную базу данных. 

С топографических карт крупного масштаба снимались в этих же точках высота над уровнем моря, экспозиция склона и крутизна склона. Информация по факторам среды собиралась с помощью соответствующих карт: почвенной, геоморфологической, картосхем климатических показателей. Из последних в базу данных вошли: сумма активных температур – свыше  10º, или САТ; показатель увлажнения территории, характеризуемый гидротермическим коэффициентом (ГТК) Селянинова, который определяется как отношение суммы осадков за период активной вегетации – при сумме температур свыше 10º С, уменьшенной в 10 раз (изменяется от > 2,2 до < 1,6 – чем больше увлажненность, тем выше показатель); осадки годовые в мм; температура воздуха в январе; температура воздуха в июле.

 Методика составления карт восстановленных  ареалов лесной  растительности (Petropavlovsky B.S., Mayorova, 2016) основана на использовании коэффициентов наиболее специфичных отношений или классификационных критерий. Методика приводится в ряде работ  (Пузаченко, Мошкин, 1969; Апалькова, Петропавловский, 1976; Семкин, Усольцева,  1982; Чавтур, Марченко, Рябченко, 1982;  Семкин, Петропавловский и др., 1981; Петропавловский, 2004 и  др.).

Рисунки 1 и 2 демонстрируют возможности использования метода для восстановления ареала сосны корейской кедровой (кедра корейского) на основе количественных сопряженностей между ведущими факторами среды и ареалом сосны кедровой корейской.

Рисунок 1-  Современное распространение сосны корейской  кедровой Pinus koraiensis Siebold et Zucc

Рисунок 2 - Восстановленное распространение сосны корейской кедровой Pinus koraiensis Siebold et Zucc

 

Методика восстановления былого ареала лесообразующего вида или любого лесного сообщества разных типологических уровней включает несколько этапов: 1) по каждому экологически значимому (ведущему) фактору среды и анализируемому таксону составляется матрица совместных частот; 2) производится расчет коэффициентов наиболее специфичных соотношений;

Коэффициент наиболее специфичных отношений:

,

где числитель представляет собой условную вероятность состояния «явления» при данном состоянии фактора (определяется как отношение частоты состояния явления  к сумме частот состояний «явления» для данной градации фактора), а знаменатель -  априорную вероятность состояния «явления». Коэффициент С изменяется от нуля и теоретически до бесконечности. Характерным принимается то состояние, для которого условная вероятность больше априорной, т.е. при значениях С ³1. Единицы обозначают экологический оптимум произрастания.

3. По каждой градации ведущих факторов среды и данного таксона определяются суммы характерных состояний коэффициентов наиболее специфичных отношений, как слагаемых единиц (индексов, при которых условная вероятность больше априорной).

4. По максимальной сумме по всем градациям  всех факторов определяется наиболее вероятный таксон для данных экологических условий.

На соответствующей картосхеме такой наиболее вероятный таксон (вид или сообщество) маркируется как точка путем «заливки» конкретной ячейки регулярной сетки или с помощью прочих обозначений. Это используется при математико-картографическом моделировании, в частности при восстановлении исходной (былой) растительности.

Список использованных источников

  Апалькова   Л.А., Петропавловский  Б.С. К вопросу о закономерностях формирования древесного яруса в поясе широколиственных лесов Среднего Сихотэ-Алиня // Статистические методы  исследования геосистем. –Владивосток, 1976. -С.100-112.

Берлянт А.М. Картографический метод исследования. -М.: Изд-во МГУ, 1978. -255 с.

Жуков В.Т., Сербенюк С.Н., Тикунов В.С., Математико-картографическое моделирование: современное состояние и перспективы // Новые методы в тематической картографии. -М.: Изд-во МГУ, 1978. -С. 4–15.

Петропавловский Б.С. Карта лесов Приморья: преобладающие лесообразующие породы. Масштаб 1:1000000. -Владивосток: ГУП ИПК "Дальпресс", 2001.

Петропавловский Б.С. Карта лесов Приморья: преобладающие лесообразующие породы. –Владивосток: ГУП ИПК «Дальпресс», 2001.

Петропавловский Б.С. Леса Приморского края: (Эколого-географический анализ). -Владивосток: Дальнаука, 2004. -317 с.

Петропавловский Б.С. Экологические особенности лесообразующих пород Приморского края // Комаровские чтения. Вып. 41. -Владивосток: Дальнаука, 1993. -С.16-28.

Петропавловский Б.С. Экологические паспорта основных лесообразователей Приморского края // Леса российского Дальнего Востока: Мониторинг динамики лесов Российского Дальнего Востока: Материалы V Всероссийской конференции (18-20 сентября 2012 г.) – Владивосток: ЛАИНС, 2012.  -С. 158 -161.

Петропавловский Б.С. Экологические паспорта преобладающих типов леса Приморского края // Леса российского Дальнего Востока: Мониторинг динамики лесов Российского Дальнего Востока: Материалы V Всероссийской конференции (18-20 сентября 2012 г.) – Владивосток: ЛАИНС, 2012.  -С. 154 -157.

Пузаченко Ю.Г., Петропавловский Б.С., Скулкин В.С. Моделирование элементарных геосистем. -Иркутск, 1975. –С.104–116.

Пузаченко Ю.Г., Скулкин В.С. Структура растительности лесной зоны СССР. Системный анализ. -М.: Наука, 1981. -275 с.

Семкин Б.И., Усольцева Л.А. Об использовании метода разнообразий при исследовании взаимосвязи растительности и среды  // Локальный мониторинг растительного покрова. -Владивосток,  1982. -С.54-60.

 Семкин Б.И., Петропавловский Б.С., Кошкарев А.В., Варченко Л.П., Усольцева Л.А. О методе многомерного анализа соотношения растительности с экологическими факторами // Ботан. журн. -1986. -Том 71.- № 9. -С.1167-1181.

Чавтур Н.А., Марченко В.В., Рябченко Т.П. О методике прогнозирования структуры напочвенного покрова на основе применения анализа разнообразий // Локальный мониторинг растительного покрова. -Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1982. -С.61-72.

Petropavlovsky B.S., Mayorova L.A. Use of metods of mathematical-cartographical modeling of distribution of forest forming breeds for restoration of areas of radical forest formations of border territories  //  Resources, environment and regional sustainable development in Northeast Asia. Proceedings of the III International Conference. October 10-14, 2016. -Vladivostok, Russia. -2016.  -P. 104-107.