CC BY
0УДК 581.55:528.88
DOI: 10.24412/cl-37200-2024-440-442
КАРТОГРАФИРОВАНИЕ СТЕПНЫХ ЭКОСИСТЕМ ДЛЯ ОЦЕНКИ ИХ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ
MAPPING STEPPE ECOSYSTEMS TO ASSESS THEIR CURRENT STATE
Жарникова М.А., Алымбаева Ж.Б.
Zhamikova M.A., Alymbaeva Zh.B.
Байкальский институт природопользования СО РАН, Улан-Удэ, Россия Baikal Institute of Nature Management SB RAS, Ulan-Ude, Russia
E-mail: zharnikova@binm.ru
Аннотация. В работе представлены результаты исследования степной растительности, рассмотрен опыт ее картографирования с использованием спутниковых снимков, беспилотных летательных аппаратов и традиционных геоботанических методов. В ходе исследования были созданы карты растительности разного масштаба. Показано, что комбинированный подход, объединяющий данные с различных источников, позволяет получить более полное представление о структуре и функционировании степных экосистем. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности применения такого подхода для их геоботанического картографирования и оценки состояния. Дальнейшие исследования в этом направлении могут способствовать более эффективному управлению природными ресурсами и сохранению биоразнообразия степных регионов.
Ключевые слова: картографирование, степная растительность, спутниковые снимки, беспилотный летательный аппарат, экологическое состояние
Abstract. The paper presents the results of a study of steppe vegetation, considers the experience of its mapping using satellite images, unmanned aerial vehicles and traditional geobotanical methods. During the study, vegetation maps of different scales were created. It is shown that a combined approach combining data from various sources allows us to obtain a more complete understanding of the structure and functioning of steppe ecosystems. The results obtained indicate the promise of using this approach for their geobotanical mapping and condition assessment. Further research in this direction may contribute to more efficient management of natural resources and conservation of biodiversity in steppe regions.
Key words: mapping, steppe vegetation, satellite images, unmanned aerial vehicle, ecological state
Введение. Картографирование степной растительности является актуальной задачей, поскольку степные экосистемы играют важную роль в сохранении биоразнообразия и устойчивости природных сообществ. В условиях современных климатических изменений в совокупности с длительным антропогенным воздействием степная растительность претерпевает изменения, которые порой приводят к трансформации экосистем. Неотъемлемой частью оценки их экологического состояния и мониторинга является составление актуальных геоботанических карт, отражающих современное состояние. Они дают возможность получить представление о пространственно-структурной организации растительности, выявить участки, подверженные деградации, что необходимо для разработки мер по сохранению биоразнообразия и определения оптимального использования земель с учетом их природных особенностей.
С появлением новых методов сбора и обработки данных, таких как дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ), беспилотные летательные аппараты (БПЛА) и геоинформационные системы (ГИС) возможности анализа и визуализации растительного покрова значительно расширились. Спутниковые данные позволяют получать информацию о растительности на больших территориях. Снимки высокого разрешения, полученные с БПЛА, оснащенных специализированными камерами и сенсорами, позволяют детализировать информацию. Полевые геоботанические методы с составлением карт необходимы для проверки и верификации данных, полученных с помощью ДЗЗ и БПЛА, что в совокупности позволяет обеспечить точность и достоверность полученных карт разного масштаба.
Целью данного исследования является изучение степной растительности на примере модельного полигона и создание геоботанических карт, отражающих ее разнообразие и пространственное распределение.
Материалы и методы. Выбранный полигон представляет собой степной участок, находящийся южнее г. Улан-Батор (Монголия). По физико-географическому районированию
находится в Онон-Хэнтэйская котловинно-горнотаежной провинции Южно-Сибирско-Хангай-Хэнтэйской горной области [1]. По ботанико-географическому районированию - в Центральноазиатской (Даурско-Монгольской) подобласти степной области Евразии [2]. Согласно почвенно-экологическому районированию расположен в низко- и среднегорно-долинном Юго-Западном Хэнтэйском округе горных темнокаштановых маломощных щебнистых, темногумусовых метаморфизованных, темно-каштановых с темногумусовыми типичными, аллювиальными, местами торфяными эутрофными почвами Хэнтэйской высоко-, средне-, низкогорной, горно-долинной провинции [3]. Климат территории резкоконтинентальный, обусловленный горно-котловинным рельефом и изолированностью от смягчающих влагопереносящих потоков [4]. В зимний период происходит воздействие восточносибирского или центрально-азиатского антициклона, а летом погоду определяет западный атмосферный перенос, периодически сменяющийся проникающими сюда тихоокеанскими муссонами [5].
Для сбора данных использовались методы дистанционного зондирования и полевые геоботанические исследования. Описание и характеристика выделенных растительных сообществ проводилась по общепринятым геоботаническим методам [6]. Аэрофотосъемка местности выполнена с беспилотного летательного аппарата с пространственным разрешением 0,5 м, в качестве спутниковой информации использованы снимки Ьа^8а1 8 с разрешением 30 м.
Результаты и обсуждение. Степи территории исследования отличаются особенностями высотного распределения с присутствием горностепных видов. Выделено 8 ассоциаций, объединенных в 4 формации (таблица 1).
Таблица 1
Степная растительность модельного полигона
Микротермно-эуксерофильный эколого-исторический ряд Флороценотип горных степей Формации Ассоциации
полидоминантно-мелкодерновиннозлаковая растопыреннозмеевково-мелкодерновиннозлаковая
разнотравно-мелкодерновиннозлаковая
низкоразнотравная кистевидномятликово-злаковая
нителистниковая хамеродесово-нителистниковая
злаково-нителистниковая
твердоватоосочковая китайсковострецово-твердоватоосочковая
бесстебельнолапчатково-твердоватоосочковая
растопыреннозмеевково-твердоватоосочковая
На основе дешифрирования спутниковых снимков и обработки полевых геоботанических описаний создана крупномасштабная карта модельного полигона (М 1:100000, М 1:50000) с детализацией по ортофотоплану для ключевого участка (М 1:10000). Для анализа и раскрытия пространственной структуры степных сообществ использованы характеристики элементов рельефа (высоты местности над уровнем моря, экспозиции и крутизны склона), полученные на основе цифровой модели рельефа (ЦМР) SRTM GDEM v. 4. Кроме того, выполнено моделирование рельефа ключевого участка по ЦМР, полученной съемкой с борта БПЛА. При разработке легенды к карте использовались единицы эколого-фитоценотической классификации. Подразделения легенды соответствуют делению по структурному признаку на гомогенную и гетерогенную растительность. На территории исследования выделено 18 сообществ, включающих 5 комплексов и 7 сочетаний. На вершинах и склонах гряд формируются экспозиционные сочетания и петрофитные комплексы с чередованием по склону каменистых низкоразнотравных (Eremogone capillaries, Chamaerhodos altaica, Thymus sp.) группировок на мелкощебнистых россыпях с фоновыми мелкодерновиннозлаковыми (Koeleria cristata, Poa botryoides) степями. В долинах развитие получают комбинации различных дигрессионных вариантов степей.
Полученные цифровые модели рельефа, карты экспозиции и крутизны склонов определили основные экологические факторы, влияющие на распространение сообществ. Результаты сопоставимы с проведенным ординационным анализом. Выявлено, что петрофитные
низкоразнотравные сообщества тяготеют к защебненным, но увлажненным почвам по вершинам гряд. Сообщества нителистниковых и мелкодерновиннозлаковых степей произрастают на довольно богатых почвах в условиях среднестепного увлажнения. Хамеродесово-нителистниковые степи занимают склоны северо-западной экспозиции, а злаково-нителистниковые на северо-восточной. Растопыреннозмеевково-мелкодерновиннозлаковые на склонах юго-западной экспозиции, а разнотравно-мелкодерновиннозлаковые на юго-восточных. Твердоватоосочковые сообщества тяготеют к более увлажненным позициям, так как дигрессионные варианты горно-луговых степей как правило сосредоточены в основном в придолинной части, где достаточно велика пастбищная нагрузка. Их ассоциации встречаются на всех склонах по западинам и мелкоземистым понижениям в составе комплексов и сочетаний.
Заключение. Таким образом, сочетание современных технологий с традиционными методами составления карт позволяет создать детальные и точные карты растительности, что является важным инструментом для мониторинга и управления природными ресурсами. Интеграция данных спутниковых систем и БПЛА играет важную роль при учете региональных особенностей и позволяет более точно выявить закономерности в пространственном распределении. Дополнительны преимуществом данных с БПЛА и спутниковых снимков является возможность проведения временного анализа. Это особенно актуально для оценки состояния экосистем, выявления динамики в растительности под воздействием интенсивной антропогенной деятельности в сочетании с происходящими изменениями климата.
Работа выполнена в рамках государственного задания БИП СО РАН.
Список литературы
1. Суворов Е.Г., Даш Д. Физико-географическое районирование и геосистемы // Экологический атлас бассейна озера Байкал. Иркутск, Улан-Батор, Улан-Удэ: Изд-во Ин-та географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, 2015. С. 47-48.
2. Лавренко Е.М., Карамышева З.М., Никулина Р.И. Степи Евразии. Л.: Наука, 1991. 146 с.
3. Убугунов Л.Л., Белозерцева И.А., Убугунова В.И., Сороковой А.А. Районирование почв бассейна озера Байкал: экологический подход // Природа Внутренней Азии. 2019. № 2. С. 40-59.
4. Мурзаев Э.М. Центральная Азия. Северная Монголия // Зарубежная Азия. М., 1956. С. 235-248.
5. Экосистемы бассейна Селенги / Отв. ред. Е.А. Востокова, П.Д. Гунин. М.: Наука, 2005. 359 с.
6. Полевая геоботаника. Т. 4. / Под общ. ред. Е.М. Лавренко, А.А. Корчагина. Л.: Наука, 1972. 336 с.
