CC BY
54
ИССЛЕДОВАНИЕ ЛАНДШАФТНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РЫЖИХ ЛЕСНЫХ МУРАВЬЕВ НА ОСТРОВЕ ОЛЬХОН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ
© Антонов И.А.*
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Сибирский институт физиологии и биохимии растений Сибирского отделения Российской академии наук, г. Иркутск Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Иркутский национальный исследовательский технический университет», г. Иркутск
Результаты, полученные с помощью ГИС-технологий, совпадают с данными традиционных экологических исследований. Информационные технологии дают возможность оперативно создавать цифровые тематические карты и отражать текущее ландшафтное распределение рыжих лесных муравьев. Это повышает достоверность пространственного экологического анализа.
Ключевые слова геоинформационные системы, ландшафты, рыжие лесные муравьи, остров Ольхон.
Муравьи имеют важное и разнообразное биогеоценотическое значение благодаря своей хищнической, почвообразующей деятельности и трофобио-зу с тлями. В настоящее время на территории Предбайкалья и Западного Забайкалья зарегистрировано 65 аборигенных видов муравьев [5]. Среди них наиболее заметны в лесных экосистемах рыжие лесные муравьи (группа Formica rufa), которые создают наиболее крупные и устойчивые поселения и занимают целые лесные массивы [4]. Совокупный эффект от обитания в лесу этих насекомых выражается в увеличении продуктивности насаждений и росте их биологической устойчивости, сохранении биологического разнообразия в лесу [14]. Однако в последние годы в результате ухудшения состояния экологической среды, запущенности лесного хозяйства и увеличения рекреационных нагрузок их численность стала резко сокращаться [2, 3, 6, 14]. Поэтому необходимы дальнейшие исследования рыжих лесных муравьев.
Остров Ольхон со своим уникальным своеобразием ландшафтов и особым микроклиматом издавна привлекает внимание многих специалистов, изучающих проблемы биоразнообразия и защиты окружающей среды. Оль-хон является самым крупным байкальским островом, который лежит у северо-западного берега Байкала. Длина острова - 74 км, средняя ширина - 10 км.
* Научный сотрудник Сибирского института физиологии и биохимии растений СО РАН, кандидат биологических наук.
Он отделяется от материка проливом Малое море, имеющим ширину от 4 до 16 км, и узким проливом Ольхонские Ворота [1]. В формировании климатических условий острова ведущую роль играет рельеф местности и водная масса оз. Байкал. Ольхон по характеру растительности делится на две части -лесную и степную [16]. Степи развиты, главным образом, в юго-западной части острова на каменистых сопках и на крайней северо-восточной оконечности (мыс Хобой). Хвойные леса занимают юго-восточную часть Ольхона, распространены от береговой полосы до самой высокой вершины острова (гора Жима). Границы лесостепной и таежной зон определяются различиями в формах и ориентации рельефа, а также направлением переноса воздушных масс. Основную роль при этом играют водная масса озера Байкал и крутизна склонов. Сосновые леса произрастают в средней части острова на Ольхон-ском хребте [16]. Лиственница выделяется в чистые насаждения по межгорным котловинам и на границе леса со степью на сухих каменистых или степных склонах [16].
Материал собран в 2014 г на территории острова Ольхон. Сбор муравьев осуществлялся согласно общепринятой мирмекологической методике [13]. Применялся маршрутный метод с полосой обследования шириной 10 м. Для регистрации координат гнезд муравьев использовался GPS-навигатор (Garmin e-Trex 30). Применен метод создания цифровых топографических карт, который приведен в предыдущих сообщениях [7, 8]. При создании ГИС использованы программные пакеты Excel, MapInfo и SAS.Планета.
Ранее было выявлено ландшафтное распределение муравьев всего Байкальского региона [9, 10]. Однако эти данные постоянно пополняются. В результате становится необходимым использование ГИС-технологии для углубленного исследования пространственного распределения этих насекомых. Именно ГИС - это инструмент, дающий возможность оперативно создавать тематические карты на основе поступающих данных и отражать актуальное состояние исследования территориального распределения муравьиных гнезд [12].
Нами была сформирована ГИС «Ландшафты Приольхонья и о. Ольхон», в которой тематический ландшафтный слой создан на основе изданной карты «Ландшафты юга Восточной Сибири» [15]. Сначала бумажный вариант сканировался, а затем растровые изображения регистрировались в MapInfo. Регистрация изображения проводилась с использованием репер-ной сетки. В результате регистрации был сформирован растровый слой, на котором отображается ландшафтная карта с точными пространственными координатами. Затем был создан ландшафтный векторный слой, по которому можно измерять расстояния и площади. Кроме этого, были созданы несколько векторных слоев топографической основы с разными масштабами с помощью растровых космоснимков [7, 8]. Это дало возможность составить цифровые карты с масштабным диапазоном от 1 : 20000 до 1 : 1500000, при
этом можно произвольно изменять их проекцию. Таким образом, ГИС «Ландшафты Приольхонья и о. Ольхон» включает три растровых слоя (спутниковые фотографии) и четыре векторных слоя: два топографических, по одному -речной сети и ландшафтный (рис. 1). Все слои привязаны к единой системе координат, и их порядок расположения можно произвольно изменять.
Рис. 1. ГИС «Ландшафты Приольхонья и о. Ольхон»
Точками обозначены места находок муравьев, цифрами - группы ландшафтных фаций
Использование ГИС-технологий позволило формализовано подойти к анализу ландшафтного распределения муравьев группы Formica rufa на Ольхоне. Для исследования создан слой, который содержит данные о местах находок 17 зарегистрированных муравейников. Все гнезда были измерены (табл.). Определение ландшафтного распределения насекомых велось с помощью SQL-запросов. В окне запроса в поле «с условием» задавали условие, что точки из слоя «Formica rufa» должны лежать внутри полигонов слоя «Ландшафты» (синтаксис: Ландшафты.оЬ] Contains Formica rufa.obj). В результате были получены данные о пространственном распространении рыжих лесных муравьев на острове. Все гнезда отмечены в склоновых травяных сосняках с кустарниковым подлеском, принадлежащих к горнотаежным южносибирским ландшафтам. Это подтверждает наши предыдущие данные, полученные традиционными методами [9, 10, 11]. На Ольхоне отмечаются существенные рекреационные нагрузки. Так, три найденных гнезда значи-
тельно повреждено и почти половина муравейников ослаблена (табл. 1). По нашему мнению, увеличение туристов на острове негативно влияет на состояние поселений муравьев группы Formica rufa, поскольку преобладает неорганизованный массовый отдых людей.
Таблица 1
Геометрические характеристики гнезд муравьев
№ Обозначение Общая высота (H), см Высота вала (h), см Диаметр вала (Di), см Диаметр вала (D2), см Диаметр купола (d1), см Диаметр купола (d2), см
1 432 29 16 112 74 80 55
2 440 52 16 347 334 175 157
3 442 77 60 330 320 143 139
4 443 101 45 295 290 197 189
5 444 80 61 259 245 157 147
6 445 55 46 270 260 118 115
7 449 35 15 89 86 77 73
8 466 59 26 170 164 110 105
9 483 61 27 243 242 159 153
10 485 87 46 357 347 210 197
11 486 63 38 297 227 170 170
12 603 33 32 342 325 175 155
13 656 51 32 140 135 107 101
14 657 29 13 106 105 79 76
15 659 51 33 450 393 217 210
16 661 27 25 280 268 107 93
17 662 38 19 152 147 112 110
Примечание: выделены поврежденные гнезда.
Таким образом, результаты, полученные с помощью ГИС-технологий, совпадают с данными традиционных экологических исследований. При этом информационные технологии дают возможность оперативно создавать цифровые тематические карты на основе поступающих данных и отражать изменение текущего состояния территориального распределения муравейников, что повышает достоверность и углубляет результаты пространственного анализа. Это позволяет осуществить формализацию в тех экологических направлениях, где раньше ее невозможно было реализовать.
В рамках проекта № 0343-2014-0001.
Список литературы:
1. Агафонова Т.А., Анисимова О.А., Эпова В.И. Экологические комплексы насекомых-дендрофагов в хвойных лесах острова Ольхон // Проблемы экологии лесов Прибайкалья. - Иркутск: СИФИБР СО АН СССР, 1991. - С. 149-170.
2. Антонов И.А. Мирмекокомплексы двух городов Южного Прибайкалья, находящихся в различных экологических условиях // Экология. - 2008. -№ 6. - С. 478-479.
3. Антонов И.А. Мирмекокомплексы города Байкальска // Известия Иркутского государственного университета. Серия «Биология. Экология». -2012. - Т. 5, № 4. - С. 144-147.
4. Антонов И.А. Пространственное распределение рыжих лесных муравьев и устойчивость лесных экосистем в условиях антропогенной нагрузки на территории Байкальского региона // Факторы устойчивости растений в экстремальных условиях и техногенной среде: материалы Всероссийской научной конференции (Иркутск, 10-13 июня 2013 г.). - Иркутск: СИФИБР СО РАН, 2013. - С. 386-389.
5. Антонов И.А. Дополнение к мирмекофауне (Hymenoptera, Formici-dae) Байкальской Сибири // Зоологический журнал. - 2013. - Т. 92, № 8. -С. 991-993.
6. Антонов И.А. Мирмекокомплексы городов умеренного пояса Евразии // Экология. - 2013. - № 6. - С. 471-475.
7. Антонов И.А. Использование ГИС-технологий для исследования мирмекокомплексов Байкальского региона // Наука и современность. - 2014. -№ 29. - С. 25-28.
8. Антонов И.А. Исследование пространственного распределения муравьев в Байкальском регионе с использованием ГИС-технологий // Экосистемы озера Байкал и Восточной Азии: материалы Всероссийской научной конференции с международным участием (Иркутск, 10-11 октября 2014 г.). -Иркутск: Изд-во ИГУ 2014. - С. 50-52.
9. Антонов И.А., Плешанов А.С. Ландшафтно-экологические комплексы муравьев Байкальской Сибири // Сибирский экол. журнал. - 2008. - № 1. -С. 53-57.
10. Антонов И.А., Плешанов А.С. Эколого-географические особенности мирмекофауны Байкальского региона // Вестник Бурятского государственного университета. - 2011. - № 4. - С. 104-108.
11. Антонов И.А., Гилев А.В. Изменчивость окраски и фенотипическая дифференциация северного лесного муравья Formica aquilonia Yarrow, 1955 (Hymenoptera, Formicidae) в Байкальском регионе // Известия Иркутского государственного университета. Серия «Биология. Экология». - 2014. -Т. 10. - С. 42-50.
12. ДеМерс М.Н. Географические информационные системы. Основы: пер. с англ. / под ред. Ю. Королева. - М.: Дата+, 1999. - 491 с.
13. Длусский Г.М. Методы количественного учета почвообитающих муравьев // Зоологический журнал. - 1965. - Т. 44, № 5. - С. 716-727.
14. Захаров А.А., Длусский Г.М., Горюнов Д.Н. и др. Мониторинг муравьев Формика. - М.: КМК, 2013. - 99 с.
15. Ландшафты юга Восточной Сибири (карта). М 1:1 500 000 / В.С. Михеев, В.А. Ряшин. - М.: ГУГК, 1977. - 4 л.
16. Тихомиров Н.К. Очерк растительности острова Ольхона на оз. Байкале // Тр. комис. по изучению оз. Байкал. - 1927. - Т. 2. - С. 1-54.
