Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Пространственно-временной анализ и картографирование состояний лесохозяйственных ландшафтов (на примере репрезентативных участков умеренного пояса Северной Америки)

ВАК РФ 11.00.01, Физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Пространственно-временной анализ и картографирование состояний лесохозяйственных ландшафтов (на примере репрезентативных участков умеренного пояса Северной Америки)"

РГ6 од

I О ¡¿Дй '.203

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИН«, ОРДЕНА ОКТНПРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ;1НЛМ1П11 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИ Г имени М.В.ЛОМО! ЮСОВА

Гсо графи ческ и ¡Я факулъ . г

! <1 нравах рукописи

КУШЛИИ Андрей Валерьевич

ПРОСТРЛНСТиЕИНО-ВРЕМЕШЮЙ АНАЛИЗ И КЛРГОГРАФИРОНЛНИЕ «ХЛОНПИЙ ЛЕСОХОЗЯЙСТВПННЫХ ЛАНДШАФТОМ

(на иримере репрезентативных участков умеренного пояса Северной Америки)

11.00.01 - физическая география, геофизика и геохимия' ландшафтов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва - 1993

Работа выполнена на кафедре физической географии мира и геоэкологии географического факультета Московского государственного университета им. М.Н.Ломоносова.

Научный руководитель: канд \ат географических наук, старший

научный сотрудник Ермаков Ю.Г.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, стар-

Защита диссертации состоится 27 мая 1993 г. в I5 час. на заседании физико-географического специализированного совета Д-053.05.29 нри Московском государственном университете им. М. В.Ломоносова по адресу: 119899, Москва, ГСП-3, Ленинские горы, МГУ, географический факультет, 1в этаж, аул-1807.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке географического факультета МГУ.

Автореферат разослан 27 апреля 1993 г.

Ученый секретарь специализированного сшн-та,

ший научный сотрудник Сухих D.H. кандидат географ! >ских наук, старший научный сотрудник Антипова A.B.

Ведущая организация:

Всероссийский научно-исследовательский информационный центр но лесным ресурсам (ВНЙИЦлесресурс)

, ¿о.

кандидат географически* паук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТ ИКА РА КОТЫ

Актуальность темы. Большая часть лесом на пашой планете была уничтожена человеком до начала XX века. Географически значительные фиродные лесные массивы оставались относительно нетронутыми лишь i тех частях земного шара, которые по природно-климатическим 'словням были мало пригодны или трудно доступны для ельск^хозяйственного или промышленного ocuoei ,и. К самым крупным есным массивам, будущее которых теперь выбывает наибольшую эабоченность, помимо влажных тропических лесов приэкваториальных )с^дарсп1 относятся и северные леса умеренного пояса Евразии и еверной Америхи. Эти бореальные и суббореальниг леса, занимая поло 20% площади всей суши, играют глобальную роль в обеспечении дслородно-углеродного баланса гггмоеферы и одновременно являются \цим из важнейших хозяйственно-экономических ресурсов России, шалы, США и некоторых др> i их государств.

Проблемы рационального использования и .»оспроизводства лесных ■сурсоп приобрели в нашей страны особое звучание в условиях рехода к рыночной экономике, в связи с чем резко усилилась требность в изучении и освоении исторического и современного оныга едрения систем нсистощителшого лесопользования в крупнейших :ных державам с высокоразвитой рыночной экономикой (США, нада). Кроме того, неотложная необходимость развития экологически основанных методов лесного хозяйства требует создания комплексной Негосударственной системы лсШого мониторинга, которая исполь-ала бы современные эффективные технологии сбора и обработки )странственндй и временной инф( ищи и о лесе.

Для организации мониторинга бореальных и суббореальиых лес ных дшафтов, сейчас в наибольшей степени изменяемых сплошными центрированными рубками и сопутствующими антропогенными ^хозяйственными воздействиями, весьма конструктивным представ-гся физикогеографическое понятие "состояние ландшафта". При л наиболее важным для целей л лкомасштабного лесного иторинга является анализ,- классификация и картографиров<шие пельновремепных состояний ландшафтов (с характерным временем мнения па. шетроп 1 год и более).

Цели II задачи исследования. Цел/, настоящей робаты - разработка принцичоп и методов классификации, диагностики и мелкомасштабною картографирования длитем.повременных СОСТОЯ. 1ИЙ ЛССОХОЗЯЙСТВеННЫХ ландшафтов н условиях длителмгого и интенсивного антропогенного воздействия,

В работе поставлены и решены следующий взаимосвязанные задача:

(1) методологический анализ общего понятия "состояние нриродно-антроногмшогсг территориального комплекса (ландшафта)" как 1"юстранстве[шо-врем<-ш<ой единицы ландшафтной сферы и определение его частных свойств, относящихся л ддителыюнремеппым состояниям природио-антропогепиих ландшафтов (глапа I);

(2) выявление фоновых пространственно-временных закономерностей длительной эволюции впетропических лесцых ландшафтов Северной Америки и Евразии - па природно-зоналвном уровне в "геологическом" масштабе времени (глапа II);

(3) комплексный историко-географический ан<1Лиз ириродно-антроиогешкш динамики бореальных и суббореальних ландшафтов Северной Америки под воздействием различных форм лесопользования -на уровне конкретных лесохозяйствепных областей в историческом масштабе времени (глапа II);

¡4) рочраОотка нростраиственно-прсмеиной классификации состояний лесохозайстиенных ландшафтов, принципов диагностики и прогнозирования основных природпо-антропогепных процессов, протекающих н них (глапа ИГ);

(.5) обоснование практических подходов к картографированию и мопиторшн'у современных состояний лесохозяйственных ландшафтов умеренного пояса с использованием новейших средств ¡1 алгоритмов сбора и обработки инфпрмацн и т.ч. дистанционных (глупи III].

Методика : .следования íi исходные мате.рнали. Н работе иредситлеиа оригинальна:) методика кл. ичи фи каци и состо.ше.Й лесохо.чяйственних ландшафте» (и масштабах 1:250,100 - 1:2,:>00,000, созданная на базе более общьх методов мелкомасштабного лапдшафтпо-i еомкологического картографирования, разработанных коллоктипом кафедры (физической географии мира и геоэк.оло1ии географического факультета МГУ, и с учетом перспективной концепции системы тгударст.чекпого лесного r.-.oimi' 1шгл, разработанной Международным ипеч . гутом леса, Центром Tío проблемам акологмм и продуктивности лесов PAi! и Всероссийским научно-исследовательским информационным центром но лесным ресурсам.

Работа опирается на анализ обширной тооретмко-мг )дологической литератур:,! 1\ области динамического и исторического ЛпПдиифтоиедеци:'. (работы Л Д.Арманда, I КЛ.Перучаж.зилн, А.А.Неличко, С Г1.Горшкова,

A.Г.Исачепко, Л.И.Курчкопон, И.М.Мамай, Ф.И.Милькоиа, В Л.Николаенз,

B.11.Солнцева, В.В.Сочавы и др.), лесной тинило'ии и (">iioi еоцепилоги (работы Г.Бормашы, С.А.Дырепко^а, С.В.Зоипа, Л.С.Исаева, Д.М.Кнре-'чп, М.С.Мелехова, Л.П.Писаренко, Л .П.Рисниа, Р.Уч г;\ кора, ВН.Фурие.ва и др.) п \аПлшафт!1ой экологии (работы И.Уопиенолгда, B.C.Преображенского, Р.Формапп, Дж.Франклнпа, X. Шуга рта и др.), а также на сопоставительное изучение конкретной практики отечественного н североамериканского лесоводства и лестюго xgj<íííctm. ..

В lipoivecce исследования был широко использован метод ключевых участков, для которых а масштабах 1 :.')(>,ООО, 1:250,000 и 1:750,001) были проведены детальные историко-географические реконструкции динамики ландшафта начиная с 1U75 г. Пыла проанализирована обширнан опубликованная. и перничнаи ка, .ографическая, а:)рокосмичеекая, ■"■охивпо-статнстичеекая к лесоинвептаризацноппая информация но ряду ключевых регионов Северной Америки (хранящаяся к фондах ИЮФРО, унинерсктетоя, исследовательских стационаров, местных органон штатоа Массачусетс и Висконсин, провинции Онтарио, федераЛ1,пых служб США и Канады). Массив цифровой информации сугников серим NOAA за 1084-91 гг. по Северной Америке был люб, ,по предоставлен Центром данных EROS Геологической -службы США (г.Су-Фоллс); обработка изображений проводилась с использованием щкцрлммиого комплекса "Идриси", нpi. .оставленного Кларкским университетом (г.Нустер, США). В работе нашлн отражение личные наблюдения автора, полу" иные им и

ходе серии лесоустроительных экспедиций ВО "Леспроект" и 1984.-87 гг. и за время стажировки в Школе лесоводства и окружающей среды Йельского университета (г.Нью-Хейвен, шт.Копнектикут, США) в 1990 г. и краткосрочных командировок в США и Канаду в 1992 г.

Научная . новизна. В диссертации впервые разработана методика пространственно-временного ландшафтного анализа применительно к длителыювремениым состояниям сложных нриродно-антропогенных территориальных комплексов, находящихся под воздействием различных Систем лесного хозяйства. Важным результатом исследования является разработанная автором пространствешю-вромепная классификация состояний лесохозяйственных ландшафтов умеренного пояса, на основе которой составлены оригинальные ландшафтно-диашостические и ланд-шафтно-прогнозные карты в масштабе 1:250,000.

Практическая значимость. Работа автора входит в состав госбюджетной научно-исследовательской темы №0187.0.001008 "Ландша^пно-экологи-ческая экспертиза, картографирование и оценка риска антропогенных изменений природной среды суши на глобальном, региональном и локальном уровнях".(МГУ). 1! диссертации сформулирован эффективный подход к оперативному картографированию, оценке и мониторингу экологического состояния эксплуатируемых лесов, нозволякиций минимизировать затратм по проведению лесоустройства и оптимизирован, планы лесопользования и лесовосстановления па локальном и региональном уровнях в соответствии с концепцией системы государственного лесного мониторинга (разработчики - ЦЭПЛ РАН, В11ИИЦлесресурс и Международный институт леса). Результаты работы могут найти применение в рамках Федеральной К11ТП "Экологическая безопасность .'оссии" к разделе разработки прогнозов эхологических последствий интенсивных рубок хь.ншых лесов Севера Европейской части России. Отдельные положения диссертации вошли в "Меи дику картографировании современного состояния ландшафтом Мира" (проект СССР/Ю11ЕП 1990-5)1 гг.).

Апробация работы. Результаты исследования обсуждались на кафедре физической географии мира и геоэкологии географического факультета МГУ, в лаборатории мониторинга лесных экосистем Центра но проблемам экологии и продуктивности лесов Отделения общей биологин РАН, в Школе лесоводства и окружающей среды Йельского университета (Нью-Хейвен, США). Отдельные разделы диссертации были доложены на Всесоюзной научной студенческой конференции "Студент и научно-технический прогресс" (Новосибирск, 1985), «сесоюзной научно-практической конференции "М.ВЛомоносов и C^-t>ep" (Архангельск, .986), Всесоюзной научной конференции молодых ученых "Гео.рифические системы: проблемы моделирования и управления" (Казань, 1907), Всесоюзной научно-практической конфег чции "Охрана лесных экосистем и использование лесных ресурсов" (Мытищи, 1987), Всесоюзном совещании "Землеведение и глобальные проблемы современности" (Звенигород 1987), 86-й ежегодной конференции Ассоциации американских географов (Торонто, Канада, JD90' Всесоюзном совещании "Биомониторинг и биоиндикаторы" (Загорск, 1991), 27-ом Международном географическом конгрессе (Вашингтон, США, 1992), совещании Рабочей ipynnu МГБП-ДИС "Глобальные изменения наземного покрова" (Су-Фоллс, США, 1992).

Региональные материалы диссертации были использованы при составлении школьного атласа "Космос - географин" (МГУ, 1991) и карты для высших учебных заведений "Современные ландшафты Мира" в масштабе 1:15,000,000 (МГУ/ЮНЕП, 1992); материалы диссертации используются в курсах лекций "Современные ландшафты материков", "Природные ресурсы материков", "Географические информационные ' системы в геоэкологии".

публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 3 глав, заключения, списка" литературы и приложений, общим объемом 149 страниц. Основное содержание излож< о на 128 страницах машинописного текста, иллюстративный материал представлен 11 таблицами, 18 графиками и 37 рисунками. Приложение включает 3 карты и обч.яснител. пае записки к ним. В списке использованной литературы 239 названий, в т.ч. 124 - на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1-ая will диссертации "Методологические осио иания понятия "состояние лапдшафта" и принципы их прогтрапгтвыто-аремытото анализа" посвящена критическому рассмотрению существующих концепций пространственпо-нремепного анализа и синтеза состояний природно-территориальных комплексов (ПТК) и выделению ландшафтных характеристик, относящихся к средне- и длителыюиременным состояниям ландшафгои, измененных лесохозяйственпой деятел|,ностью .елонека.

Теория и методы ландша(}>тных исследований, уже длительное время разрабатываемые отечественными географии, в последнее десятилетие претерпели существенные изменения в связи с развитием целого комплекса новых понятий и терминов, относящихся к области динамического и экспериментального ландшафтонедения. К числу Наиболее; перспективных понятий следует отнести категории "ландшафт-память" и "ландшафт-момент" (И. А.Соколов, И.О.Таргульяп, В.Л.Николае»), фазы и подфазм развития ПТК (И.И.Мамай), фазы годового цикла ПТК (Л.А.Крауклис), суточные состояния ПТК, или стексы (1 |.Л.Перучншиили). Данное направление получило наиболее полное и развернутое развитие в концепции пространственно-временного ан< миза и синтеза ПТК {Всручшшшли, 198t>, ННЩ с соответствующим методологическим и методическим обеспечением натурных экспедиционных и стационарных исследований, сосредоточенных на изучении кратко- и гредневременных (от нескольких часов . до года) состояний ландшафтов.

С другой стороны, длнтельпопрсмоппые Пиогеоцепологнческт; и лесотнпологические исследовании сгруктуры н динамики лесных экосистем (I1.П.Дылис, А.П.РЫспп, С.Л.Лыропкои, И.('.Мелехов и др.) оперировали пошпием "сосгоиние" как чмего эмпирической ка пч орией, не принизанной к ландшафту как территориальному nOi.eKiy.

Лапдтафпм-дшмми'к'еког изучение лесных ландшафюи (Л.А.Крауклис, Г.Л.Исаченко, К.II.Чистяков н л|>) раскрыло новые н<> аможности приложении пошпин "состояние ПТК" к ip)imaM процессов, имекицнх характерное прем»! прошпепич более длномыме, чел» сезонн<п| фаза и г< >д. Данные pa'ipafjiiiKit но толнно' ингернретировать Между| однчпую ДННаМПКу II диием.ную ||!<'\«>Ц1НО

ландшафт* с vn'i к и зрения "состоянии лши/ишфша", н; г nr/'oMific : П1ЫХ il

II [it X'ln {H ! I К' III nt' II IUI /фСМС/IIJ tyillllin IfOt'l Hlíflll 'ÍCCKOIÍ обОЛОЧКЧ, It Jl¡ >1'</ГЛ11 X

которых Hi" weiwcmoi ог/юуелспш.ш ii<m.<¡i иа/тмст/мт iix структуры и фупкциоииршиишч.

К важнейшим характеристикам состоянии относится их проспцмтстм'нно-щн-'т'тнт масштаб (характер!., .о время и характерная площадь проявления) и маркирующий м/юцегс, изменение характера когоро'ч» ведет к смене одного состояния другим. Чак видно из табл.1, для масштабного уровня дли телт.новременпых состо> ий маркирующими илнются и первую очередь не функциональные характеристики, а иок.. „пели их пространственной и временной структуры. Полная смена ПТК на масштабном уровне N обычно означает перо-од из одного состояния в другое на масштабном уровне N+I.

Понятие "состояние ландшафта" может с одинаковой правомочностью применяться при изучении и "условно-коренных" ландшафтов, и их природно-а.Пропогенпих модификации, к категории которых относятся, в частности, лесохозт. таенные ландшафты. Поскольку основные мероприятия лесоэксплуатационной деятельности в гумидных ландшафтах умеренного пояса но своему временному диапазону относится к категории длнгелыговременных, основной акцент при их изучении и управлении ими должен приходиться па вариации годичных и биогепно-апгропогенпых состояний в пределах относительно стабильного зонального состояния.

Таблица 1. Простра1и:1П1и.что'Пргыс1ишо уротт состояний ПТК.

Состояшп- / 1'К : Ха/ткшеонон Характерное Маркирующий

: прем» нространспшо процесс

аэросостояние : сскуид!

ин утрисуточное

субфациолыюо

субфациальноо

Г|МН1*форМ.1ЦИИ

голночиой ЭШ'рГиИ

и.1пр.п«л1мтс теплообмена с ночной

циркуляционное

<{киа годовою 1\ИКЛ«1

ссгмимос

сутки

ЦРДОЛИ'

ф.1ЦИЯ

ф<ЩИЯ,

урочище»

урочищ.', местность

местность, ландшафт

формиропашю ИортИКаЛЫЮЙ

структуры НТК

НЧМеНОМНО

мощности гндро-триюптои

ичмепоиие

м<чцн(к;тн Гшо-

ШрНЧОШЧШ

направление

ОиоГеоХИМНЧееКНХ

1К»ТОКОИ

Сяк» сннос,

«ППРОПОГОПНОО

клим.пичесюю

:юи<1 м.иоо

Юи-цую л<-г

ландшафг

ландшафт

ландшафт, округ

ПрОПИНЦИ'И

сумм.1 рНаЯ чистая неримчпая продукции

ЮМОНРШЮ

морфолоптескои структуры IIГК

ИЧМ>Ч«еПШ' (СТОПНОЙ

оруктури 11 ГК

ИЧМОПОНИО (Ччт.(-М.) ДОЛННЫШ'НЫЛ Л.ШДШафГпН

МООЩЫ

1- Ж) ЛОЧ

II-ЛЯ ГЛЗЦ: Л»' ( срТ.|ЦИЧ ".4,IKil«ll>MI»/)/ll)r I II просгрМНП НГПШ>-11{>1МС11111>Й

дифференциации Ai'coxotHiíiTiK'tuihix .ландшаф/кн Cfiir¡¡iit)i't .Америки па Ллителыкшремомные гопомпия' и<>< ..ящепа конкретному анализу природных (зонально-климатических) т|мч1дон зиолюЦни и р<оии шя бореальпых и суббореальпых лесных ландшафтом н позднем плеистоцене-голоцене, <1 т.1Кже исторической динамики их i., иродно-аптропогепных состояний за последние 120 лет на примере ключевых участков на Северо-Иостоке н Среднем Канаде США.

Историко-генстический анализ эволюции зональных состояний а спых ландшафтов умеренного пояса (ршуе-Л II. I) покачивает, что cyi. стионанио общих черт у зональных ландшафтов всех бореальних и суббореальпых областей северного полушария определится в первую очередь молодостью обусловивших их формирование геофизических условий Голарктики (поздний кайнозой), т.е. связанных с четвертичным периодом холодных снежных зим, развитием мерзлоты и очень больших сезонных амплитуд температур.

К важнейшим факторам соврел.. иной значительной дифференциации тайги и "подтаежных" лесов и существования нескольких зональных сосгоиций лесных ландшафтов этого пояса следует относить различия » общем географическом положении и современных условиях макроклимата, в особенностях зонального субстрата, а также неодинаковую историю формирования флоры.

Н климатической трутню факторов дифференциации основная роль принадлежит условиям зимнего сезона, контролирующим характер н ЛЛ"'1'<-ЛЫ1ость промерзания грунтов; летом же климат умеренных лесных ландшафтов более однороден (/>ш:.1).

M 3W 290 260 240

Б

Ш Ы)0

-V -50* -SO' -Г* -w '-29'

t '

H

<200 h"

i--'-

-v

Ш

vA

¥

- V -

•y

15

l'iic.t. n[)il[>o<jii<>-:ioii<L\i.iii.ii> coiHKHlliiDt Скцн 'iiAi.ni.lx лесом ci'iii'piiom полуширин Ii тлицгиг. <)><ikriipi.i пимпем дифференциации: (Л)

- lio гори:», средний n i af><\ мппимумпн Т1'С, но портик. -

ИрОД|>ЛЖ|ПС'Л1.МО| ¡.. MOpOIII K1KI I |е|>||< >\а; iJhlK'l'tipi.l летней дифференциации: (R) - im горца. ГТК ( шишшшм, но портик.

- сумма актшшых Т"1'. Лональiii.ii' пол.» ni: I - Фешкн капдин; 2 - Иосточио-Пг.рппеиекая раг.шша; it - I iaii<v\HO-('попрекая низменность; 4 - ('родпесмГифсксе iiAucKnrupi.e; .'ï Приамурье; íi - Сепоро-Пиет'смы» ('иСчцч.; 7 - Цоц гральнаи Аляска; ü - Неликие l'ar.niuii.i; Ч Канадским ш.иг; 10 -( 'енериме Аппалачи и Ньюфаундленд.

Alla' '"Л флорИСТИЧеСКОЙ ИСТОрИИ 1>ор<>аЛ|,|||.|Х A'Tdlt также показал тесную снизь их формирования с условиями многолетней мерзлоты. И тех областях, где мер:ушт<» существо! .да н плейстоцене пепрсрмино длительное время (Восточная и Средняя Сибирь), современная структура г

зональных бореальпо-лесных ландшафт» характеризуется значительной устойчивостью к внешним воздействиям: ci, .рмиронавшиеся здесь спетлохвойпые лисгвеничиые леса на палевых мерзлотных почвах отличаются наибольшей для тайги приспособлен!» vi.io и к пожарам, и к экстремально суровым эимлм.

С другой стороны, практкчесткн псе (•ореальные и суббороальиые лег Северной Америки, pampo как и тайга Европейской России, испытали более кратковременное воздействие Mepw'i.i и поэтому находится на более ранней стадии эволюции Гн^ммлмю-леспых комплексов: здесь в зональных ландшафтах господствуют темнохпойпые вечнозеленые комплексы, флористически более "архаичные", чем свстлохвойная тайга; имешч. поэтому нарушение их целостности ч замкнутости (пожары, нирубки) оказывается бс>. с губительным и часто приводит к необратим 1.1 м процессам (к смене пород на мелколиственные и т.п.).

В разделе 11.2 рассматриваются пространственно-временные закономерности былее низкого иерархического уровня - историческая динамика природно-антроногеннмх состояний губбореаль-ных лесных ландшафтов Северной Америки иод иолдейстиием длительной^ и интенсивной хомйственной деятельности. I! качестве обьекта детального историко-географического анализа взята территория цеитралмюй части Новой Англии (штаты Массачусетс. Нью-Гемпшир и Вермонт) - региона,' с которого началось интенсипыое озяйствепиое освоение Суеверной Америки первыми европейскими поселенцами в середине XVII века и оторий затем претерпел богатую историю смены с}юрм землепользования. Особая ценность этого региона как репрезентативного о&ьекта историко-географического исследования заключат-« и том, что практически все этапы его освоения - от почти "девственного" состояния прн|*^ы периода верных европейских н< "ленцев до современного "ностицдоприального" периода' - сжаты всего в три столетия и полому (в отличие от болен: длительной европейской и российской истории)

V 14:11 ' :i i' 11 III i> 11V 111 ' I > i И >11 III HI. >1 M ' I! Itl Ml i. H^t II (Vi I ! 1" "..1,7. .l.'VIKj) . HI 41 . m I

i :• >\. liv. ■'. \minU<>.....л n..\ . iiinvii .i.mmIiiiIii (Vi i i ч ';,',<;-| .i.iviiii) iii'iiiii.i'!

'.it,¡íhí) i (i-ми ii.j ' i\ .>vXim<Iih|> on iiruiimm nil.i.ii'il 'kir. i'iIijuoii1.. ml 111.|||11П'|>:|м um) ' i'niia Hill li|lilMi|il4llVl|l'V lll.'ill i Vi H 1( >1 |Vi i, )|| .H111. > V 11. - [ "..m i Л * IV il i'.niiKt'i.Hi.i о ii'HH.iHiiitii! i ni1 motivo 1,11 Vox.nl.hi .iit^iioiiÇtltrttdiMM 'l-l.l.».Л 1.1* IИ . 1гii lltoM.H i 'II lUIKI'lll i'v iiv i i1h.oii Hlllll K(loi|lllll Kl'llll.l|.XvO(J

'('ИМ II llllllj.l.oon im.IIIMI': .H'lll'l.l IMl|ll'lllVnrv !■(• 1Л i.M.\d I..I iIOM.MliII.IOV I '<{и loN IIOMIII 111 Lhxl.lll IK hi'IVI'MllVl'll

H.Hiiiii'HoV.iv'.ïoii и l\ ni) ,.>11011 ni-iii.>t> i-oiii.AiîAmXh^ i hi и и i.x in ii) Vpih'j; iiiuiv.hi.) I'll mii-.iiiY noiio| i i : 11 iu.HUu.ox 4.>d.>i4doi|> imoVoxX lMrnio.i.hmu .) ill »11.» И ll.l.>'U..ll!.K>V .iiiiihoi.HM 11 V.llll.xloll mo IIMIIIIMI.Hmi lllllllllovii.)

im.Iioii in pV.ioh 'nwi'Vo.i (ж!"»] и umîi л\'ж.>к Voiidoii il tniiiPiio»:'ivoli.»vwoi: • xfX.i мл' 11. > и nitii.inaivi:ii oiiMt-.MÍ o.ivoíjhpii vond.i.i..Kfii М0.1..ич1а iii'iniii'V 'iio.iov xi'iii.iiidoMnx-ouoyXv .11 ,mw i>ii hwim.ïv ' Miui'initiúnt.Diiv -o*oditiii-oiinoiix liiM'iniiiiilo.iu Kiii.xio о.Л|М111|..11'1| ti itiMi'i.tridxoii 'жм1'||мпн1.ч| и lili11.l.hi im vox llllll'lll'ivminh iioiiii.)v!iim..)v.i(ln '(.>.l.,>.lXl.p.>.>I4,<\j\I.IIl) iloi.iAtl 1411..н|нч1.| ii.i.h'Ii iioiiVi'iii'i.-oil.Hi.i.i и 1 ошыш.Х uiuu.hiihvh hvv ¡•IlloV.lllodll hvtio (000'(»L": I оу'МШ-ИЧМ Il) illhllllu imoii'lvi'mov I'll нол.фРПА/Ш.'У iiiiiiKo.i.io.i xi'iimo.ionoil.i.in' i-1 с i Л i.mXiI.i..) iioM.Miiii.iimn|i(l()w (i<iin.>Voiv<ji>n OI4lldX.il"! OV.UIli WO.I, 11) KHIIVlloVoV.l.lH .H'MI'IVIMoV .lovoyni'l I '

■(mmufmmthmv imhn>imjiiilhm ormii.uimuihmm <- rtuitln>nitiiunr ;iriiitíiiíií iititlii-oiit>ii(h>inn <- runifmint'lliiv .ii'Uill.xIav-otliloviÁ)

KlllMllOlMl.Vt o.IOlllM.ioholl.l.lIt' XII IUI,>11.M..) oll lin.u|ll4nVlM>v hovpïiiovii они.>111011.1.OO.> oin'llo'.mvom.iii ovl'19 IIO.i.((ll'lllvlll>V hhiii'.O.i.JOJ iiovol.t't.t'moil xi'iiiiiimioiIh.i.xI.ii' от.юм'я я 'hxiiimimikV oo h luiiii'iioi.'ivoiiovKoi: i4dX.i.y)Xd.i,.> ijoiiVi'liiovn ri.i.,)ii.)i'(l riii.>Vo<ii:nodii nviiy Hodo.i.nu .hioiuo i>ii 'xrinru'V Л(.Ч'9 и i'lioVoiiu i'vi'itj ниПсшНофии по.м: м<_ nonrivô<j '(hhv.iiiv yoiiojï хтм.хмш ч o-H'ivo.i. mh1iioiXii.i.:>o1iiX:> 'KiniodX 01.ши пи i\i>ïiiinnVo ншюиi.vdio -hiiiiww) wiuXduo m, rf.iVodii.i tivh ^nimiiiiiiiiXim.,, oil homhhiji I

.1 M l ijüi,I on ()()!)! -> Vondon i>i: miv.inv !V"IUI I hJoim. Honived.i.iioli bhhpiiok'Ivoiio.kiv и -ovni.h: iimkiihmiiiV и l'ldXi.nXiI.i.i i;nvt>in> 110111101м.xfii -oiin.)iu..)iii'd.l.«)(lii iinn.ixoviik'oM iij..K>iiodn iiviivoiu:oii '.>.i.o,)Äi,o,).ic|aj impi.hi илии.мкш otloi<j ii и ио.ы.ш.хКшипХ o.ion.i>idi'v>j и o.u»i.>Vili>iidi'j 'о.тоиочуоц xbmo.i onvyni) u n.>i<i>1iiifiii>dx 'I'dX.i.i'do.i.n'" imsi.Mi.iido.DH Hi'iiinondniiHjo ожмох в 'ииниихи.и hoiiiu)>ij.)Mi<i;oxom:)'ivo.) liiiiioVo'.i > и omiiii'V onminxdv

•номом XX IIIAX wi'iiini'V iMH>t.i.>i.ii.i.:>H.iT!.l3 11 wi'imiHxdi' on oiMiiohXcH Xwox.ioi.n.i i'wo.i.oii.t и Хио|11п>(|01;иу1чм|1оф oovog «J.L010W011 Nah .1 иски.) ч 'i'iiiMiodii i.moimXmoVi.'i: oniodox чи.то

- гт

земельных участков. Изменение ссх этих параметров, рассчитываемое по нормализованным историко-статистическим данным, происходит в диапазоне характерного времени 10-20 лет, что даст возможность отобразить антропогенные состояния лесохозяйстпешшх ландтагов' п виде серии картосхем масштаба 1:750 000 (риг 2)

А ¿г,

.................— ■

т ш

у-у .'фя

Б ■ ■ : чт

Ж" ШЙШ1Я1

(V

-

-V -

1:?;, ii.-fi.Vi

т

„.....I

1'нг.2. Изменение коэффициента разнообразия Н = -яшп(р.1п(р)) пло-1Ц'1/МЮЙ структуры землепользования как маркирующий пока-затель нерехоД1 к новому антропогенному состоянию ландшафтного округа. .Чападная лап I, шт.Массачусетс, США: (Л) - 1»7Л I.; (К) - ж-.

tlt-ii глава диссертации "Приицтш пр^рапстнсшю-нрсмсшюй' ,

гищхуфныацмь., ».тртвцмфиувидтя___и__мдмигоринга длителмт-

»рдкииш состояний лмвжомтстианшх_ландшафт««___умеренного

иииа* носпящеиа обоснованию и описанию классификационных признаков и уровней д/иггелыкифсиснных состояний лесохозяйствепных ландшафтов, фориули|х»ико южохиш практических подходов к их кфчиграфичсской p«niri)HMWi д^ипкхтам м прогнозированию.

It качестве основы — классификации использован принцип многомерном ардинации мцри^пиц характеристик, раз|>або'г.шный ' сибирскими лаоднафтипедаш (школа В.П.С.'очавы, Л.Л.К|>ауклиса, К.Л.С'иытк<| и др.) и успег -ю щримшеи» Л ими п[>и |мз|>або'|'ке серии домого-фитоценотических кар* Лзиапской России. Будучи переработанным применительно к nwiw данного исследоиапи принцип многомерной «рди нации миммфшш характеристик позволил выделить 4 основных уровня клэсоЦнкацри ддитсльноврсмепнмх состояний Д1копш|йст|нш мидми^шк

(1) зоналыго-климаплсскюе состояние лесного ландшафта и соот-i«nv< пукяций ему нриро/рю-регурспмй потенциал;

(2) унаследованные от н|юшлого ритмика и пространственный характер внешних воздействий (как природных, так и антропогенных);

(3) наложенные п нлегишфе время тины антропогенного воз-дрйстиии, т.е. системы AccaMwna и лешкозя ütuten i lue приемы;

(4) гонременнь» у|микт Ёиолпп'кин саморегуляции лесо-хозяйс~ми*и<ых ландшафтов, Цичууа я «цдця'ых развита.

Ос--овиваясь на разработанной чцчианскими экологами теории длсиых сукцессии и концепции "стабмдыюго состоянии" (Ямлпапп, Likens 19/9; Shugart, /¡olkin el al, PfSi). лая целой мониторинга длительно-временных. состояний лесохозяйствепных ландшафтов можно предложил» следующие категории 'ттдинфги- 'житичоской саморегуляции:

(Л) рсорганиъщия после ми ищет код^йсгиим;

(B) вое«, .аноплепие биотических «брачных связей;

(C) Переход к ландшафтам регулицяи; и

(5) агабильно-моэличнор стояк л |д»пфга.

Можно провести «тредслемвис на|1млглн между данными ■фостранстоенно-пременпмми лацювфгнымм к.погонями и классами возрастных состояний ионулациотол единиц, используемых в

ИМИТаЦИОННЫХ бИОГООЦОПОТИЧ" (ИХ МОДОЛЯХ - ТЛИ №1>|>1п,1смыми ИММаГурНЫМИ, ВИрГИНИЛЬНЫМИ, Ге«М'раТИП1|14МИ И СИП ИЛ|*|1ЫМИ состояниями (Ло1кт е( а1., 1001). Прг витальное |юзличие состоит в том, классы возрастных состояний описывают лишь биологический возраст лесных популяций, тогда как категории ландша<|>тно-бногичеекои регуляции характеризун>т гораздо более полный спектр ландшафты* функций, таких как морфологическая структура (моя;» (а) ландшафта, (><|диалы1ыс и латералып.ю геохимические потоки, изменение твердого и ионного стока, особенности инутригодичного цикла лапдвшфшо-геофизическнх параметров.

Указанные категории характеризуют ключевой уровень классификации ландшафтных состояний, поскольку ч них синтетически отражается как естественная ритмика ландшафта и его биокомпопептов (т.е. аутогенные процессы развития), так и динамика внешни» антропогенных воздействий (таких, как вырубки, образование пустошей и вторичных лесов, рост частоты и регулярности пожаров и т.п.). Они • были положены н основу разрабатываемой классификации'и леи-иды к серн» экспериментальных ка/>/п длитслыюиретчшых '■■н-гипшшй лесохоичйсвтчшшх ландшафтов (карта • з01ыдыю-кли магически* состояний, карта ириродпо-аптропогоппых состояний, карга состояний ландшафтно-биотической саморегуляции).

Даннаэ* серия карт масштаба 1:250,000 была составлена для ключсиот участка площадью 12,700 кв.км в районе Великих Озер, ограниченного параллеЛями 4Г>° и 47° с.ш. й меридианами 90° и У2° з.д. (северная часть штата Висконсин, США), что соответствует стандартной топографической трапеции указанного масштаба с номенклатурой [N1.15-<Ф . .г

Территория представляет собой участок водно-ледниковой холмисто-волнистой равнины, покрытой южнотаежпыми темно-хвойными, сосновыми и субборе,1ЛЫ1мми хвойно-широколиственными лесами сложного состава, в значительной степени измененными ип ют нвпон лесопромышленной и I орподобывающей деятельностью человека. По большинству юмалыю-клнматических и ландшафтных параметров данная территория является весьма близким аналогом отдельных ре| нонов Севера Европейской России, таких как Вологодская и Ник к.1Я области, юг- Рее публики Коми (коэффициент аналогичности,

рассчитанный но методике Ю.Г.Ермакова (IÍI7J), достигает 85%), что' позволит оСо( ...manilo экстраполировать результаты картографировании и на условия российских лесов.

Карта нрнродпо-лхы.и.пых счпошшй (ijt¡mmriini па ¡шс.З-Л) является модифицированным (прост рапствошю-нремоппым) вариантом традиционной ландшафтной (т.е. инвентаризационной природно-pecypi ной) карты, основное назнач<ч|не которой - определить преоодную геометрию территории (морфологическую структуру ландшафта, степень ее пространственной неоднородности) и набор фоновых зонально-климатических состояний и трендов развитии. Эта карга составляется па основе традиционных юточпиков топографических, геолою-

геоморфологнческих, почвенных и геоботапичеекпх карге привлечением материалов выборочного визуального д< шифри-ровапиг сиектро-зональных космических изображений высокого и среднего разрешения (ИСЗ "Лапдсат-ТМ ", "СПОТ", "Космос-1(1.49"). Учитывая характерное время изменении состояний природ,ю-зон.ьлыюго уровня (сотни-тысячи Л' i), такая карта в обновлении практически не нуждются.

Карга 1шш1'шш( антропогенных состояний [рис.З-П) отражает характер и интенсивность современных воздействий человеческой деятельности па ландшафт, которые, как было показано п главе II, в 1 ,овиях преобладании лесного хозяйства имеют характерное время порядка 10-'¿О лет (ревизионный периоЛ лесоустройства и niai' базовой статистической отче! ости по хозяйственно-экономической деятельности). II этой карге интегрируются средние показатели антропогенной нагрузк' на ландшафт - плотность населения, размещение промышленности, транспортных сетей, пл01ц(1дпая структура землепользования, ожидаемые объёмы расчетной лесосеки, функциональное зонирование территории. Т.к. отображаемые данные имеют п основном аналитический характер, данная карг- составляется расчетным путем С использованием общегеографических и планировочных .карг и обновляется -аждые 10 лет.

Карга состояний ланлшафтпо-бттгюгкой саморегуляции [puc.il-н) относится к наиболее низкому уроы > просграпстиенно-времеппой классификации длительновременных состояний ландшафтов, опреде- ■ . ляемому ь первую очередь динамикой лесовосстановительпых сукцессии и связанными с пей изменениями геофизических и геохимических функций ландшафтов. Временной шаг, интегрирующий показатели этой динамики, равен о дне / i пличному циклу. Поэтому такая карта

составляется на конкретный го-, (в данном случае - на 1990 г.). Из множества /шествующих подходов к интеграции годичной динамики ландшафта для целей настоящего иссле-ования . -.иболее об-ьективным и эффективным представляется использование сезонных кривых вегетационного индекса NDV1 (normalized difference vegetation index), рассчитываемых 1 раз в 10 дней с пространственным разрешением 1 км на местности по данным двух спектральных диапазонов сканера высокого разрешения AVHRR, установленного на американских полярно-орбитальных спутниках серии NOAA. Обширная опубликованная литература последних лет (Coward et at., 1985; Townshend et a!., 1987; Prince et al., 1991; Loveland et a!., 1991; u др.) продемонстрировала возможности надежной интерпретации фотосиптепитеской активности и биопродуктивностп растительных сообществ по вегетационному индексу NDVI. Дополнительным аргументом за испол1>зование этого индекса для оперативного средне- и мелкомасштабного картографирования обширных территорий является широкая доступность спутниковых данных' NOAA и наличие отработанных унифицированных алгоритмов их интерпретации (Townshend, 1992).

Таким образом, Kapia годичных состояний ла^уднафтно-биотической саморегуляции была составлена путем компьютерного анализа (контролируемая классификация) временных кривых индекса NDVI, рассчитанных по серии из 19 последовательных сканерных изображений спутника NOAA на ключевой участок за 1990 г. (рис.4). Расчета проводились н<1 персональном компьютере класса 1ВМ/АТ-;)86 с помощью программного комплекса "Идриси" по методике Центра данных EROS Геологической службы США. 4 из 7 выделенных на карте типов сезонной динамики растительного покрова ассоциируются с 4 описанными выше классами /.ш^упафтно-биотической саморегуляции лесохозяйственных ландшафтов (3 дополнительных типа относятся к категориям нелесных земель - пашня, водные объекты, селитебные территории). Одновременно рассчитаны подробные площадные характеристики выделенных годичных состояний и их распределение как по .административно-управленческим единицам (графстча), так и по природным ландшафтным контурам. Сопоставление таких расчетных данных за текущий и пред-шестиующий годы позволят с определенной степенью точности даппп. прогноз для ландшафтного состояния следующего гида.

I

§5

i?

II

Is Л

f •

ï

I

lb ■ н;

ï!M

Ni!

S * 5 ?

■hU

ш ; lin

cû

Рис.3. Фрагменты карт длительновреыенных состояний лесохозяйственныхi ландшафтов (А - природко-эональные состояния; Б - наложенные антропогенные состояния; В - годичные состояния биотической саморегуляции).

приспевающий лес (Betula Jutea, Acer saccharum, A.rubrum. Pinos banksíana} на месте гари 43- I летней давности (состояние С) |

200 МО «00

иилпиеизра'-тнои зональный кленово-со.ново-хемлоковый лес ITsuga canadensis, Pinus stro-' bus, P.resinosa, Acer sacchч-rum, A.rubrum) (состояние S/

Березняк (Betula papyri fera, Populus balsamitera) на месте вырубки 11-лгтней давности (состояние В1

Вырубка 2-летней давности (состояние А)

Рис.4. Графики езонного хода фотосинтетической активности растительно о покрова в 1Э90 г. для 4 точек наблюдения в шт.Висконсин (США), характ^ризупдие 4 разных типа годичных состояний биотической саморегуляции ландшафтов (по гориз.оси - время в днях года, по верт.оси - вегетац. индекс в усл.

единицах).

ОСНОВНЫЕ РЕ 'ЛЬТЛТЫ и выводы

1. Разработано методологичес. ое обоснопание применения категорий пространственно-временного анализа ПТК для исследования средневременных (I год) и длительновременных (более 1 года) состояний -природно-антропогенных ландшафтов, измененных лесохозяйственной деятельностью человека.

2. На основе анализа палеогеографических данных выявлены ведущие факторы эволюции бореальных и су ббо реальных лесных ландшафтов северного полушария, определяющие их фоновые зонально-, климатические состояния и тренды развития в "геологическом" масштабе времени. К таким критическим факторам относятся наличие (или отсутствие) многолетней мерзлоты, продолжительность и суровость условий зимнего периода, а также общая континентальность климата.

3. На основе анализа исторических данных но динамике лесопользования и площадной структуры использования земель на ключевых участках Северо-Востока и Среднего ' Запада США доиа детальная характеристика формирования и смены • >сгояннй лесохозяйственных ландшафтов в период их' наиболее интенсивного освоения и после него. Выявлены существенные пространственно-временные закономерности чередования таких состояний, определяющими факторами которых являются площадное соотношение условно-коренных и вторично-производных ландшафтов, а также скорость изменения структуры землепользования.. Обоснован способ исторических реконструкций длительно-временных ландшафтных состояний по архивных данным о структуре землепользования.

4. Разработана система "лассификациониых. признаков и иерархических уровней длительновременных ландшафтных состояний. На ее основе проведено пробное среднемаспггабное картографирование ключевого участка на территории штата Висконсин (США), обладающего высокой степенью сходства с некоторыми южнотаежными областями Европейской России.

5. Выявлены характер и особенности несовпадений между картируемыми пространственно-временными ландшафтными выделами и реально используемыми на практике лесохозянственными выделами. Предложен и апробирован эффективный способ оперативного

картографировании интегральных годичных состояний лесо-хозяйстнснных ландшафтов с использованием широкодоступных спутниковых данных по вегетационному индексу N0VI; обозначены его возможности в прогнозировании годичных состояний лесохаздйстпсннмх ландшафтов.

Па теме ¡диссертации автором снубликоианы слеуутщие рабопп..

1. Зарубежные территории-аналоги Соловецкого архипелага и опыт их рекреационного использования // Актуальные проблемы развития петчриг.о-ар <иш и приро. ых музееч-запог.едникон. - Арханюльск, 10!<3, С.Н7-»«).

2. Сравнительный ппалпз происхождении и структур таежиь'х экосистем Сибири и (Неверной Америки. // Матер. XIII Исег. науч. анус/. к онф. "Студент и научио-шехничсскиИ /фОфл.с". Виол.итиь Новосибирск: ИГУ, 1085, с.78-аЗ.

3. Имделснис лссохозяйствеиных лэ11дшафтог.-ав<1ЛоЮ1л в тайге ССС1' н Канады: природно-антроцогенний подход// ()хршш леапш экосистем и использование лепим. ресурсоц. - Мытищи, 19П7, с.70-70.

•1. Природный и ашропоюпний аспекты в современной теорич 14 .^графической зональности. // Географически:: систеыт проблемы моделирования и управлани' {Тез. докл.). - КиЗань, 10117, с.135- !3(3.

5. Понятие "зонально!» ландшафта" г. современном ландшафтоведенци: история и противоречим. // Взаимодействие физической и экономической геогриф .. - М.: МФГО, 11Ш, с.53-71.

6. Природно-антроногенные факторы изменения ландшафтов Карпатскою государственною заповедника. // Проблемы ьзаиу.о-дейепшип человека и биосфер/л. - М'.: МГУ, 1!Ш!>, с.1.')7-1('|1 (в соаот. с И.И.Ахыпшулером, И.М.Лршшюиим, II./ .Шмидеберг).

7. Вторично-производные ландшафты. // Методическое руководств) по картографированию ц оценке совреиешилх ландшафтов ¡ЮНЕЦ). - М.: ЦМП, 1Ш»1, с.10-18.

I). Принципы и методы картографироыашя. // Метод и ческое рухо-иодстно по киршогрш/трончшпо и оценке современных лаидтафтои (ЮПЕП). - М.: ЦМП, 1У01, с.22-29 (в сочит, с Т.И.Кондратьевой, Э.ПЛ'ошшоной).