CC BY
9И. И. БУКС
МЕТОДИКА СОСТАВЛЕНИЯ И КРАТКИЙ АНАЛИЗ КОРРЕЛЯЦИОННОЙ ЭКОЛОГО-ФИТОЦЕНОЛОГИЧЕСКОЙ КАРТЫ АЗИАТСКОЙ РОССИИ М. 1 : 7 500 ООО
СОДЕРЖАНИЕ КОРРЕЛЯЦИОННОЙ ЭКОЛОГО-ФИТОЦЕНОЛОГИЧЕСКОЙ КАРТЫ
Работа над корреляционной эколого-фитоценологпческой картой Азиатской России м. 1 : 7 500 ООО ведется в Институте географии Сибири и Дальнего Востока под руководством акад. В. Б. Сочавы. В течение 1974— 1975 гг. была разработана методика составления карты и создан первый вариант ее.
В основу работы была положена идея В. Б. Сочавы (1973) о необходимости системного подхода к картографированию природных объектов. Системный подход предусматривает выявление функциональных связей в пределах всех картируемых систем, что значительно повышает информационную емкость карты. При составлении корреляционной эколого-фитоценологической карты была сделана попытка выявить связи между растительностью и некоторыми экологическими факторами и показать их на карте. В строгом смысле слова настоящая карта не является картой связей, хотя ее содержание позволяет делать выводы о соотношении всех изображенных па ней компонептов.
Как следует из пазвания, настоящая карта одновременно отображает как фитоценотические категории, так и экологические факторы. Первая проблема, возникшая в самом начале работы над картой, заключалась в выборе компонентов, которые, влияя на существенные признаки растительности, могли быть показаны на карте одновременно с нею. При этом ставилась задача использования количественных показателей, что. безусловно, осложняло проблему, так как необходим был массовый материал для всей территории Сибири и Дальнего Востока.
В результате апалпза и сопоставления многих факторов был произведен отбор четырех компонентов, которые в совокупности характеризовали условия формирования и развития растительности. Эмпирическим путем было установлено, что наиболее тесная корреляция наблюдается между растительностью п следующими показателями: суммой биологически активных температур воздуха (сумма среднесуточных температур воздуха выше 10°С) и радиационным индексом сухости, рассчитанным по методу М. И. Будыко (1971). Сумма биологически активных температур воздуха дает косвенное представление о тепловом балансе данного пункта, о продолжительности активного вегетационного периода. Радиационный индекс сухости — расчетный показатель, который отражает степень пспользова-
ния осадков при данных значениях радиационного балапса и характеризует условия увлажнения в каждой конкретной точке. Сумма температур выше 10° и индекс сухости являются комплексными показателями, которые, дополняя друг друга, дают достаточно исчерпывающую информацию об интенсивности географического процесса (Будыко, 1971).
Гпдротермические условия определяют состав, структуру, характер распределения растительности, а также ее биологическую продуктивность. Последняя, хотя и зависит от условий теплообеспсченностп и увлажнения, все же дает и дополнительную информацию, в связи с чем решено было учитывать ее в качестве дополнительного компонента при построении карты. Биологическая продуктивность определялась расчетным методом, предложенным М. И. Будыко (1971), по номограмме Н. А. Ефимовой (1975). Полученные величины представляют собой годовой прирост, вы-ражеппып в единицах веса сухой массы органического вещества надземной п подземной частей, и характеризуют потенциальную продуктивность растительности при данных значениях индекса сухости и радиационного баланса. Безусловно, эти показатели продуктивности в значительной степени приблизительны, поскольку они зависят еще от целого ряда факторов, учесть которые в данных расчетах невозможно. Тем не менее, в принятом масштабе вычисленные величины продуктивности хорошо отражают тенденцию колебания этого показателя на всей обширной территории Сибири п Дальнего Востока и хорошо согласуются с данными других исследователей (Родин, Базилевич, 1965).
Существенные коррективы в совокупное влияние тепла и влаги па характер растительности п ее биологическую продуктивность вносят особенности рельефа территории. В большинстве случаев сопряженное действие одинаковых показателей тепла и влаги па равнинах и в горах дает совершенно различный эффект, выражающийся в особенностях растительного покрова. В связи с этим в качестве одного из компонентов при составлении карты учитывался рельеф территории. При этом для получения расчетных показателей в пределах горных территорий вводились поправочные коэффициенты, полученные в результате интерполяции данных равнинных п очень редких высокогорных метеостанций.
Таким образом, для отражения на корреляционной эколого-фитоцепо-логпческой карте в результате анализа и сопоставления многих компонентов было отобрано пять: растительность, ее биологическая продуктивность, сумма биологически активных температур воздуха, радиационный индекс сухости, характер рельефа территории.
Три фактора имеют количественное выражение, два — качественное.
МЕТОДИКА СОСТАВЛЕНИЯ КАРТЫ
Главная цель составления корреляционной эколого-фитоценологиче-ской карты заключается в том, чтобы выделенпые на карте единицы давали действительно комплексную, синтетическую характеристику территории, т. е. «взаимодействующие факторы должны быть показаны во взаимной связи с учетом количественных показателей и отражены на карте как целое, характеризующее определенное соотношение» (Сочава, 1973, стр. 10). Эта цель определила поиски при разработке методики.
Поскольку основная идея карты заключается в том, чтобы показать связь растительности с рельефом и климатическими показателями, в качестве основы для построения корреляционной карты была использована геоботаническая карта м. 1:7500 000 (рис. 1), составленная специально для этой цели путем генерализации геоботанпческих карт более крупного масштаба. В основном это были региональные блоки геоботанической карты Азиатской Росспп м. 1:2 500 000, работа над которой ведется в Институте географии Сибири и Дальнего Востока под руководством В. Б. Со-чавы. Для территорий, еще не охваченных картой м. 1 : 2 500 000, исполь-
зовались «Геоботаническая карта СССР» м. 1:4000000 (1954) и различные региональные материалы. Для составления геоботанической карты Азиатской России м. 1:7 500 000 была разработана сводная легенда, со-
75 0 75 150 225 300 км I—-1-:—i-1_' '
Рис. 1. Фрагмент геоботаническои карты.
6 — каменистые и полигональные несомкнутые кустарнпчковые тундры; 31 — кустарннчково-ли-шайниковые и лишайниковые тундры; 76 — лиственничные редкостойные леса, преимущественно кустарничкоЕо-лшпайниковые с кедровым стлаником; 79 — лиственничные леса, преимущественно кустарнпчковые; 80 — сосновые и лиственнично-сосновые леса, преимущественно с подлеском из рододендрона даурского, березы Миддендорфа, ольховника; 81 — лиственничные с примесью темно-хвойных пород леса, преимущественно травяно-кустарнпчково-зеленомошные; 84 — лиственничные редины и редколесья, преимущественно лишайниковые, часто с фрагментами ерников и горной тундры; 85 — лиственничные редины и редколесья, преимущественно кустарничково-лишайниковые, иногда с кустарниками; 86 — лиственничные редкостойные леса, преимущественно травяно-кустарничковые, иногда остепненные и с фрагментами степных группировок; 88 — лиственничные редколесья, преимущественно ерниковые, в комплексе с лугами и ерниками; 94 — лиственничные редины и редколесья, преимущественно лишайниково-моховые; 95 — лиственничные редколесья в сочетании с болотами и ерниками; 96 — лиственничные редкостойные леса, преимущественно мохово-лишашшковые; 97 — лиственничные леса, преимущественно багульниково-мохово-лишайниковые, часто с примесью ели; 99 — гипновые болота в комплексе с ерниками и сфагновыми болотами; 100 — лиственничные с примесью темнохвопных устойчиво-производные леса, преимущественно кустарнпчковые; 101 — лиственничные леса, преимущественно травяно-кустарничковые, с фрагментами сосновых древостоев; 102 — лиственничные леса, преимущественно травяно-кустарничковые; 103 — сосновые леса, преимущественно травяно-кустарничковые; 104 — лиственничные и сосновые леса травяно-ктстарнич-ковые в сочетании с аласаыи; 106 — ерники, часто в комплексе с болотами; 107 — лугово-кустарни-ково-болотно-лесные пойменные серии; 123 — заросли кедрового стланика, местами в'сочетании с лиственничными редколесьями; 124 — заросли кедрового стланика с фрагментами каменистых россыпей
и горной тундры.
Залитые пружки — метеостанции и посты.
хранившая иерархическую структуру, принятую на картах м. 1 : 2 500 000 (Белов, Букс, Ильнпа, 1972). Низшая единица, показанпая па карте м. 1: 7 500 000, —- формация (при большой пестроте растительного покрова— сочетание формаций), понимается в объеме, предложенном
В. Б. Сочавой (1972), т. е. как регионально локализованная структурно-экологическая единица, представляющая собой динамическую систему, включающую как коренные, так и переменные структуры.
Для корреляцпп характеристик растительного покрова н остальных показателей была использована существующая сеть метеорологических станций и постов Государственной гидрометеорологической службы. С этой целью для 826 станций были взяты суммы температур выше 10°, высчитаны радиационные индексы сухости и биологическая продуктивность растительности. Точки, соответствующие станциям и постам, были нанесены на геоботаническую основу (рис. 1).
Следующий этап работы заключался в том, чтобы сгруппировать точки по всем пяти показателям так. чтобы каждая группа точек давала представление о коррелятивных связях данного растительного комплекса с определенными значениями друтпх факторов. Подобный сопряженный анализ даже двух факторов при большом числе точек труден для обработки, а в данном случае учитывалось пять факторов. Для их анализа была избрана следующая методика. Сначала точки группировались по двум факторам: суммам температур п радиационному индексу сухости. Для этого составлялись специальные графики, на которых по оси ординат откладывались значения сумм температур, а по оси абсцисс — значения радиационного индекса сухости. В результате образовались определенные скопления точек, однородных по этим двум показателям. При территориальном анализе этих скоплений выявилась достаточно четкая приуроченность их к определенным совокупностям формаций на геоботанпческоп карте.
С помощью простейших методов математической статистики были установлены оптимальные интервалы для вариационных рядов показателей суммы активных температур п радиационного индекса сухости. Согласно этим интервалам выделялись группы точек п, следовательно, контуры на карте. По суммам температур границы проводились через каждые 200°, по индексу сухости — через 0.5. Всего выделено 12 температурных подразделений ц шесть степеней увлажнения.
Среди групп точек, выявленных по этпм двум факторам, проводился дальнейший отбор по условиям рельефа: точки, соответствующие равнинным, низко-, средне- и высокогорным группировкам. Территории, однородные по условиям теплообеспеченностп, увлажнения п рельефа, далее подразделялись по региональным особенностям растительности.
Биологическая продуктивность, которая дополняет синтетическую характеристику каждого контура, была разбита на шесть ступеней с интервалом 20 ц/га.
Точки, скорректированные по всем показателям, сводились в специальные таблицы. Каждая группа точек, однородных по всем показателям, относилась к одному номеру легенды. Конфигурация контуров на корреляционной карте согласовывалась с геоботаническими границами.
КРАТКИЙ АНАЛИЗ НЕКОТОРЫХ СВЯЗЕЙ, ОТРАЖЕННЫХ НА КАРТЕ
В процессе составления корреляционной эколого-фитоцепологпчсской карты выявился ряд определенных закономерностей, свидетельствующих о тесной коррелятивной связи пространственной структуры, сложения и состава растительного покрова, его биологической продуктивности с избранными гпдротермпческпмп параметрами.
Главная, наиболее очевидная закономерность — соответствие определенных величин сумм биологически активных температур воздуха зональным, подзональным и высотно-поясным границам растительности. Эта закономерность может быть выражена следующим соотношением: интервал суммы температур в 400° соответствует одной из подзон, а также высотно-поясному комплексу растительности.
При построении легенды корреляциопной эколого-фитоцепологической карты интервалы в 400° рассматриваются как уровни теплообеспечен-ности, соответствующие определенным подзональным сочетаниям форма-
Рис. 2. Фрагмент корреляционно"! уколого-фптоненологическон карты.
1 — количественные показатели: а — продуктивность, б — сумма температур, е — индекс сухости; Л — потенциальная биологическая продуктивность (ц-га): 1 — минимальная (< 2и), 2 — низкая (20—40), 3 — средняя (40—00), 4 — выше средней (60—80), 5 — высокая (80 — 100), в — максимальная (> 100).
ций растительности (рис. 2). Например, интервал 800—12003 объединяет умеренно холодные местообитания с распространенпем северотаежных лесов и редколесий, их восстановительных и серийных группировок на равнинах и подгольцовых редколесий, зарослей кедрового стланика,
Рис. 3. Легенда корреляционной эколого-фптоценологической карты. (Штриховые обозначения указаны только для номеров, имеющихся на фрагменте карты).
1 — высокогорные пустынные группировки в сочетании с горно-арктическими несомкнутыми, преимущественно кустарничковыми тундрами; 15 — подгольцовые (низко- и среднегорные) лиственничные редколесья и заросли кедрового стланика, преимущественно кустарничково-лншайниковые; 17 — низко- и среднегорные лиственничные, преимущественно брусничные и кустарничково-моховые с ерником, изредка с кедровым стлаником редколесья; 19 — подгольцовые (средне- и высокогорные) лиственничные, преимущественно кустарничковые редколесья, заросли кедрового стланика с фрагментами горной тундры; 23 — северотаежные и низкогорные с фрагментами среднегорных лиственничные, преимущественно ерниково-мохово-лшиайниковые редкостойные леса и редколесья; 24 — низкогорные, местами северотаежные лиственничные, преимущественно кустарничково-лишайни-ковые и ерниково-моховые леса и редколесья в сочетании с ерниками, болотами, лугами; 33 — северотаежные, местами низкогорные лиственничные, преимущественно кустарничковые и ксерофитно-травяные леса с фрагментами степных группировок; 38 — среднегорные лиственничные, преимущественно кустарничково-травяно-зеленомошные леса; 42 — среднетаежные лиственничные, иногда с примесью ели, преимущественно кустарничково-моховые леса, местами с фрагментами сосновых древостоев; 43 — среднетаежные лиственничные, сосново-лиственничные с фрагментами сосновых, преимущественно кустарничковые леса; 52 — среднетаежные лиственничные, иногда с сосной, преимущественно травяные и кустарничково-травяные, часто с подлеском из ольховника и березы Мид-дендорфа леса; 54 — среднетаежные сосновые и лиственнично-сосновые преимущественно кустар-ничково-травяные и остепненные леса в сочетании с участками остепненных лугов.
} I Подэоншзьные и еысот- 1 • но-поясные комплексы растительности Уровень тепло-обеспечен ности Степень увлажнения (ин-n. деке \cyxo-ч^ти Еи>10о\ о о з о 2 - £ 0 ^^ ¿0.5 Р Влажные о 2 1 н X о ^ о. ссз 0 1.0-1.4 о 3 £ 5 1.5-1.9 2.0-2.4 у Очень сухие Положение в рельефе
Полярные и высокоигорные пустыни; арк-'тические и горно-арктические тундры „ 1 | ш о 2 1 Нет периода с # >10° 2 |3 рг-1 15—1 Высоко-0з Средне- >2. Низко- ]£ Равнииные
Субарктические и горные тундры; пред! тундровые и подголь-цовые редколесья Холодные ¿.600° 600-800° ---- 6 1' 8 - - гп - ргп То же
12 ш „
1« 1 13 1« 1
1 1 Умеренно хо-"" лодные 800-1000° 1000-1200° ИП НО ю „ „
Северотаежкые леса и горно-таежные леса редуцированного развития 20 [ 24
|22 |
26 127 30
31
28 |29
Среднетаежньге леса и горно-таежные леса ограниченного развития 1 с о ь 9 с. ¿1 ^ а о 2 >> 1200-1400° ю ет ---- -------
39 ¥
36 |37 40
1400-1600° 48
чч « ад 51 53
46 « 50
Южнотаежные, подтаежные леса и горнотаежные леса оптимального развития; лесостепи, горные степи с с Н 1600-1800° 55 56 |5П ю „ „
58 |59
1800-2000° по но ю „ „
63 |б4 65 ¡66
Субнеморальные леса; настоящие и сухие степи Очень теплые 2000-2200° 69 |70 (тП
2200-2400° |5Г| [7П „ „
Неморальныэ леса к к 2400-2600° ГтП 1 ------1 1 - »
4 Геоботаническое картографирование 1976
других подгольцовых кустарников, горно-таежных лесов редуцированного развития (Сочава, 1967) в горных регионах.
Каждый уровень теплообеспеченности делится на два подуровня по интервалам сумм биологически активных температур в 200°. Подуровни соответствуют полосам растительности в пределах подзоны или высотно-поясного комплекса.
При выбранной начальной точке отсчета 600° и величине интервала 200° северная (или соответственно верхняя) полоса представляет собой типичную подзональпую (или высотно-поясную) растительность, тогда как южная является переходной к следующей подзоне. Это особенно отчетливо прослеживается иа равнине Западной Сибири. Интервал 1200— 1600° (умеренно теплые местообитания) соответствует распространению среднетаежной растительности. Северная полоса в пределах 1200—1400° включает только типичные среднетаежные группировки. Это преимущественно пихтово-кедровые мелкотравно-зеленомошные леса с лиственницей и сосной; сосновые лишайниковые леса; кустарничково-сфагновые болота с сосной. Южная полоса в интервале 1400—1600° также служит ареной распространения преимущественно среднетаежных лесов, но здесь встречаются также южнотаежные формации. Пихтово-кедровые леса северной полосы постепенно сменяются пихтовыми лесами, которые преобладают в северной полосе (1600—1800°) южнотаежной подзоны.
Другая закономерность, которая выражена менее отчетливо, но также может быть прослежена на карте, связана со степенью увлажнения.
В пределах каждого из подуровней теплообеспеченности флористический состав, ярусная и синузиальная структура растительного покрова и его биологическая продуктивность зависят от влажности, характеризуемой радиационным индексом сухости. Например, южная полоса средней тайги в интервале 1400—1600° в бассейне Амура (Зейская котловина) представлена лиственничными, преимущественно багульннково-зелено-мошными лесами и лиственничными сфагновыми марями, местами с фрагментами пихтово-еловых зеленомошных лесов высокой продуктивности (80—100 ц/га). Радиационный индекс сухости этого района заключен в интервале 0.5—0.9. В тех же температурных границах, но в условиях недостаточного увлажнения (индекс сухости 1.5—1.9) в Центральной Якутии распространены лиственничные, иногда с сосной травяные и кустарничково-травяные. часто с подлеском среднепродуктивные (40— 60 ц/га) леса (рис. 2, 3, 52). В еще более сухих местообитаниях (индекс сухости 2.0—2.4) господствуют сосновые и лпственнпчно-сосновые кустарничково-травяные и остепненные с участками остепненных лугов низкопродуктивные (20—40 ц/га) леса (рис. 2, 3, 54).
Закономерности, связанные с теплообеспеченностью и условиями увлажнения, хорошо видны из таблицы, в которую сведена легенда карты (рис. 3).
На фоне этих главных закономерностей выявляется еще целый ряд частных, региональных, которые могут быть отмечены при рассмотрении карты в целом, например, наличие региональных аналогов растительности при одинаковых экологических условиях. В таблице они расположены в соответствующих клетках рядом (рис. 3, 44 и 45 или 36 и 37, и др.).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Успешный анализ карты, позволяющий проследить взаимосвязи всех пяти компонентов, в значительной степени зависит от принципов построения легенды п картографических приемов отражения материала на карте.
В данном случае использована комбинированная форма легенды — таблица и текстовая часть (Букс, Тимпрбаева, 1975). В таблице (рис. 3) одновременно отражаются четыре фактора.
1. Подзональыые и высотно-поясные категории растительности, которые подразделяются на формации или их сочетания. Содержание последних расшифровывается в текстовой части легенды.
2. Уровни и подуровни теплообеспеченности, выраженные суммой температур выше 10°.
3. Степень увлажнения, выраженная радиационным индексом сухости.
4. Условия рельефа.
В пределах каждого подуровня теплообеспеченности выделена равнинная, низко-, средне- и высокогорная растительность. Это отражено в табличной части легенды положением условного знака в одном из четырех вертикальных подразделений (рис. 3, 38, 39, 40).
Пятый показатель — биологическая продуктивность — оказалось невозможным разместить в таблице. Данные о нем приводятся только на карте.
Максимальная наглядность карты и возможность получения всей заключенной в ней информации могут быть достигнуты с помощью специально разработанной системы цветовых, штриховых и значковых обозначений. Эта проблема еще не решена окончательно и находится в стадии разработки, но некоторые наглядные приемы используются. Например, все количественные показатели изображаются на карте специальным условным знаком, позволяющим установить их числовую величину (рис. 2, /, а—е).
ЛИТЕРАТУРА
Белов А. В., И. И. Букс, И. С. И л ь и н а. 1972. Вопросы составления карты растительности Азиатской России (структура легенды, методы и принципы ее составления). Докл. Инст. геогр. Сибири и Дальнего Востока, вып. 36, Иркутск.— Б у д ы к о М. И. 1971. Климат и жизнь. Л. — Б у к с И. И., Л. С. Т и м и р б а е в а. 1975. Принципы построения легенды корреляционной эколого-фитоценологической карты Азиатской России м. 1 :7 500 ООО. Докл. Инст. геогр. Сибири и Дальнего Востока, вып. 48, Новосибирск. — Геоботаническая карта СССР. М. 1 : 4 ООО ООО. 1954. Под ред. Е. М. Лавренко и В. Б. Сочавы. М—Л. — Ефимова Н. А. 1975. Радиационные факторы продуктивности растительного покрова. Автореф. докт. дисс. М, —Родпн Л. Е., Н. И. Базплевич. 1965. Динамика органического вещества и биологический круговорот в основных типах растительности. М.—Л. — С о-ч а в а В. Б. 1967. Структура повой обзорной карты растительности Забайкалья. В кн.: Геоботаническое картографирование 1967. Л. — С о ч а в а В. Б. 1972. Классификация растительности как иерархия динамических систем. В кн.: Геоботаническое картографирование 1972. Л. — С о ч а в а В. Б. 1973. Теоретические предпосылки картографирования среды обитания. Докл. Инст. геогр. Сибири и Дальнего Востока, вып. 40, Иркутск.
Институт географии Сг1бири и Дальнего Востока СО АН СССР, Иркутск
4*
51
Белов А. В., И. И. Букс, И. С. Ильина. 1972. Вопросы составления карты растительности Азиатской России (структура легенды, методы и принципы ее составления) // Докл. Инст. геогр. Сибири и Дальнего Востока, вып. 36, Иркутск. Будыко М. И. 1971. Климат и жизнь. Л.
Букс И. И., Л. С. Тимирбаева. 1975. Принципы построения легенды корреляционной эколого-фитоценологической карты Азиатской России м. 1 : 7 500 000 // Докл. Инст. геогр. Сибири и Дальнего Востока, вып. 48, Новосибирск. Геоботаническая карта СССР. М. 1 : 4 000 000. 1954. Под ред. Е. М. Лавренко и В. Б. Сочавы. М.; Л.
Ефимова Н. А. 1975. Радиационные факторы продуктивности растительного покрова. Автореф. докт. дисс. М.
Родин ЛЕ., Н. И. Базилевич. 1965. Динамика органического вещества и биологический
круговорот в основных типах растительности. М.; Л. Сочава В. Б. 1967. Структура повой обзорной карты растительности Забайкалья // Геоботаническое картографирование 1967. Л. https://doi.org/10.31111/geobotmap/1967.17 Сочава В. Б. 1972. Классификация растительности как иерархия динамических систем //
Геоботаническое картографирование 1972. Л. https://doi.org/10.31111/geobotmap/1972.3 Сочава В. Б. 1973. Теоретические предпосылки картографирования среды обитания // Докл. Инст. геогр. Сибири и Дальнего Востока, вып. 40, Иркутск.
