Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Прогнозирование первичной биопродуктивности наземных экосистем территории Волжского бассейна в условиях потепления климата

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Прогнозирование первичной биопродуктивности наземных экосистем территории Волжского бассейна в условиях потепления климата"

На правах рукописи

КУЗНЕЦОВА Разина Саитнасимовна

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПЕРВИЧНОЙ БИОПРОДУКТИВНОСТИ НАЗЕМНЫХ ЭКОСИСТЕМ ТЕРРИТОРИИ ВОЛЖСКОГО БАССЕЙНА В УСЛОВИЯХ ПОТЕПЛЕНИЯ КЛИМАТА

Специальность 03.00.16 - экология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Тольятти 2008

003450265

Работа выполнена в Институте экологии Волжского бассейна РАН (г. Тольятти).

Научный руководитель:

чл.-корр. РАН, доктор биологических наук, профессор Розенберг Геннадий Самуилович

Официальные оппоненты:

доктор географических наук, профессор Тишков Аркадий Александрович

Ведущая организация:

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Защита состоится 11 ноября 2008 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 002.251.01 при Институте экологии Волжского бассейна РАН по адресу: 445003, г. Тольятти, ул. Комзина, 10. Тел. (8482) 489977, факс (8482) 489-504; E-mail: ievbras2005@mail.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИЭВБ РАН, а с авторефератом - на сайте ИЭВБ РАН: http://www.ievbras.ru.

доктор биологических наук, профессор Кулагин Алексей Юрьевич

Автореферат разослан

октября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

А.Л. Маленев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Среди актуальных проблем в области экологии отчетливо вырисовывается задача исследования последствий глобальных изменений природной среды. Известно, что потепление климата планеты является одним из наиболее динамичных природных процессов, который влияет на эволюцию биосферы и определяет ее будущее состояние. Предполагается, что предстоящие глобальные изменения климата будут связаны в первую очередь с техногенным ростом содержания СОг и других парниковых газов в атмосфере, что может нарушить естественный углеродный цикл в биосфере.

Растительный покров и в особенности леса являются наиболее мощными регуляторами и стабилизаторами природных биогеохимических круговоротов. Изменения природной среды, происходящие в результате изменений климата, везде происходят по-разному, этим и определяется региональное многообразие природных экосистем. Поэтому возможные негативные последствия глобальных изменений климата должны рассматриваться на региональном уровне. Однако методы регионального прогнозирования остаются еще слабо разработанными, что связано как с недостатком фактического материала, так и с принципиальными методическими трудностями.

Цель и задачи исследования. Построить прогнозную модель изменения первичной биологической продуктивности в условиях меняющегося климата и определить степень влияния антропогенной составляющей на функционирование наземных экосистем на региональном уровне. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи.

1. Построить модель зависимости первичной биологической продуктивности наземных экосистем Волжского бассейна от гидроклиматических показателей и антропогенной нагрузки.

2. Проанализировать изменения первичной биологической продуктивности и выявить тенденции ее изменения.

3. Провести сравнительный анализ полученных результатов с результатами моделирования с использованием других методов.

4. На примере одного из прогнозных периодов оценить влияние антропогенной составляющей на изменение показателя первичной биологической продуктивности.

Научная новизна диссертационной работы сводится к следующему:

• с использованием экспертной информационной системы REGION разработана математическая модель по методу множественной регрессии для прогноза изменения биопродуктивности в условиях изменения климата;

• проанализировано изменение показателя биопродуктивности по природным зонам Волжского бассейна по разным сценариям потепления климата;

• впервые для крупного региона построена прогнозная модель изменения показателя биопродуктивности под воздействием климата с учетом влияния антропогенной составляющей.

Практическая значимость работы. Полученные результаты могут использоваться для принятия управленческих решений при формировании природно-антропогенных геосистем в условиях устойчивого развития регионов, а также

няться в решении таких важных проблем, как сохранение и воспроизводство лесных ресурсов.

Реализация результатов исследования. Материалы диссертационного исследования используются в учебном процессе Самарского и Тольяттинского государственных университетов.

Связь работы с плановыми научными исследованиями. Диссертационная работа является составной частью НИР ИЭВБ РАН «Разработка методов экологического прогнозирования запасов важнейших и перспективных видов биологических ресурсов» (1989 г.); «Комплексный анализ пространственно-распределенной информации о состоянии экосистем Нижнего Поволжья» (1991-1995 гг.), «Создание базы данных и экспертной системы по биологическому разнообразию крупного региона (область, бассейн реки)» (1996-1997 гг.); «Оптимизация системы эколого-экономических параметров устойчивого развития территорий Среднего Поволжья» (2001-2003 гг.), «Прогноз состояния и управления важнейшими биоресурсами Средней и Нижней Волги» (2003-2005 гг.); «Оптимизация природного комплекса Среднего Поволжья в целях достижения устойчивого развития территорий» (2004-2006 гг.); «Теоретические, методологические и информационные основы прогнозирования биоресурсного потенциала Волжского бассейна» (2006-2008 гг.); «Моделирование социо-эколого-экономических систем разного масштаба с целью оптимизации их управления» (2007-2009 гг.); «Количественные методы анализа экологических систем разного масштаба» (2007-2009 гг.).

Апробация работы. Основные результаты диссертационного исследования были доложены на:

• Всесоюзной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения A.A. Люби-щева (Тольятти, 1991);

• X Всесоюзной конференции по тематическому картографированию (Санкт-Петербург, 1991);

• Международном симпозиуме «Инженерная экология-2005» (Москва, 2005);

• Второй международной научно-технической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов» ELPIT-2005 (Тольятти, 2005);

• VII Международном симпозиуме «Проблемы экоинформатики» (Москва, 2006);

• Международной конференции «Изменение климата и возможные последствия для экосистем Волжского бассейна. Волжский бассейн 50 лет спустя: перспективы и прогнозы» (Тольятти, 2007);

• Международной научно-технической конференции «Синергетика природных, технических и социально-экономических систем» (Тольятти, 2007);

• Международном симпозиуме «Инженерная экология-2007» (Москва, 2007);

• I международном экологическом конгрессе (Третьей международной научно-технической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов» ELPIT-2007 (Тольятти, 2007);

• Международной конференции «Экологические проблемы бассейнов крупных рек -4» (Тольятти, 2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ.

Декларация личного участия автора. Автор лично участвовал в формировании координатно-пространственной основы для базы данных ЭИС REGION, подготовил исходную гидроклиматическую информацию по картографическим материалам, самостоятельно осуществил обработку полученных данных и дал интерпретацию полученных результатов. Написание текста диссертационной работы осуществлено автором по плану, согласованному с научным руководителем. Доля участия автора в совместных публикациях пропорциональна числу соавторов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Построенная модель изменения показателя первичной биологической продуктивности наземных экосистем Волжского бассейна позволяет проследить зависимость изменения уровня биопродуктивности по природным зонам территории от изменений климата.

2. Проведенный сравнительный анализ различных моделей позволяет утверждать, что модель, построенная по методу множественной регрессии в ЭИС REGION, может успешно использоваться для прогнозов.

3. Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ незначительно влияют на изменение уровня показателя первичной биологической продуктивности наземных экосистем Волжского бассейна.

Структура диссертации. Диссертация изложена на 118 страницах текста, состоит из введения, трех глав, выводов и списка цитированной литературы, который включает 170 источник, в том числе 25 на иностранных языках. Работа иллюстрирована 24 рисунками и 7 таблицами. с

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ...

Во Введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, выявлена научная новизна, практическая значимость диссертационного исследования, представлены основные теоретические положения, выносимые на защиту.

Глава 1. Биопродукционные последствия глобального потепления климата (литературный обзор)

В главе дан краткий обзор зарубежной и отечественной литературы о причинах и факторах изменения климата, последствиях глобального потепления для функционирования наземных экосистем. В работе приведены примеры влияния увеличения концентрации углекислого газа в атмосфере на изменения температурного режима. Рассматриваются различные виды человеческой деятельности, влияющие на изменения климата. Приведены данные оценочного доклада межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), которые связывают глобальные изменения климата с увеличением концентрации парниковых газов в атмосфере.

Дана характеристика первичной биологической продуктивности как важнейшего показателя функционирования экосистем. Продуктивность определяется количеством органического вещества, создаваемого фитоценозом в единицу времени на единицу площади.

Приведен краткий анализ особенности пространственного распределения биопродуктивности для различных растительных сообществ, анализ их зонального и интразонального распределения и отмечена связь с гидроклиматическим рубежом,

который на исследуемой территории проходит по границе зоны широколиственных лесов. Отмечена роль лесных экосистем, как важнейших производителей первичной продукции и их вклад в глобальном углеродном цикле.

Проведен анализ биопродуктивности растительных сообществ по всем природным зонам, представленным на территории Волжского бассейна. Дана характеристика бореального экотона в пределах территории Волжского бассейна по Э.Г. Коломыцу (2005).

Глава 2. Объект и методы исследования

Объектом данного исследования является территория Волжского бассейна. Работа выполнена с использованием разработанной в ИЭВБ РАН экспертной системы REGION, предназначенной для разработки сценариев экологической обстановки регионов при разных вариантах социально-экономического развития, оценки экологического состояния территорий с использованием различных алгоритмов обработки информации.

Исходным материалом для построения модели послужили карты масштаба 1 : 6 ООО ООО, представленные в атлас-монографии Э.Г. Коломыца (2005). В базу данных ЭИС REGION была введена гидроклиматическая информация, полученная с указанных карт, с помощью специально подготовленной "пространственно-координатной" сетки по выделенным участкам. Включены такие параметры, как средние температуры января и июля, годовая суммарная радиация и суммы осадков холодного и теплого периодов, рассчитанные на базовый период*. Для всех участков рассчитывалось среднее значение показателя, который и считается принятым для каждой точки выделенного участка. Данными по антропогенной составляющей послужили показатели, уже имеющиеся в базе данных ЭИС REGION.

Глава 3. Прогноз первичной биологической продуктивности наземных экосистем Волжского бассейна в условиях потепления климата

Построение прогнозной модели. Для построения данной модели изменения первичной биологической продуктивности в условиях меняющегося климата и усиления антропогенного воздействия на экосистемы использован алгоритм множественной регрессии с исключением несущественных факторов по методу И.Я. Лиепы (1971), имеющийся в арсенале ЭИС REGION. По совокупности пространственно распределенной информации базового периода для территории Волжского бассейна получена модель, представленная в табл. 1.

Первоначально для рассмотрения было отобрано около 20 показателей, из которых статистически значимыми оказалось 7. Из таблицы видно, что наибольший вклад (35,9%) в изменение показателя биопродуктивности растительных формаций вносит сумма осадков за теплый период. Высока доля влияния осадков (19,7%) за холодный период. Важным фактором для показателя первичной биопродуктивности является температура июля (11,3%), температура же января - в меньшей мере (5,3%).

Из параметров антропогенного воздействия существенными оказались: суммарные выбросы загрязняющих веществ (оксид углерода, оксид азота, диоксид серы и др.) и валовый региональный продукт. Доля этих показателей хоть и невысока, однако же, они имеют отрицательное влияние на показатель биопродуктивности. В каче-

" Среднемноголетние данные наблюдений гидрометеорологических станций и постов за 100 лет (1881-1980 гг ), полученные из справочников (см: Коломыц, 2005).

стве примера рассмотрены различные сценарии. В частности, повышение уровня загрязняющих веществ на 20% и 50%, превышающих уровень среднего показателя за 1995-2000 гг., а также увеличение валового регионального продукта в 2 раза превышающего уровень 2000 г.

Таблица 1

Модель изменения первичной биопродуктивности _от статистически значимых факторов__

Наименование факторов, включенных в регрессионную модель Коэффиц. регрессии Уд. вес влияния, %

Свободный член -2,1800

Температура января, °С 0,1132 5,30

Температура июля, °С 0,2493 11,33

Сумма осадков за холодный период, мм 0,0148 19,71

Сумма осадков за теплый период, мм 0,0137 35,91

Годовая суммарная радиация, МДж/м2 0,0001 1,15

Валовый региональный продукт в 2000 г., млн. руб./чел. -0,0144 1,78

Суммарные выбросы в атмосферу загрязняющих веществ (среднее за 1995-2000 гг.), баллы -0,0464 1,47

Коэффициент множественной корреляции 0,875.

Накопленная сумма удельного влияния факторов, % 76,65

Анализ изменения биопродуктивности наземных экосистем Волжского бассейна по модели ЭИС REGION в условиях потепления климата. Полученная модель позволила построить прогноз изменения показателя первичной биопродуктивности в условиях меняющегося климата на 2010, 2030 и 2050 гг. (рис. 1), как это сделано и в работе Э.Г. Коломыца (2005). Анализ изменения уровня продуктивности по природным зонам в пределах рассматриваемой территории показал, что в условиях изменения климата с возрастающим термическим трендом во все названные периоды и по всей территории Волжского бассейна прогнозируется увеличение (рис. 2) показателя первичной биологической продуктивности.

К 2010 г. предполагается увеличение июльских температур по всей территории примерно на 1°С и только в зоне средней тайги - на 0,6°С (рис. 3). Летние осадки, которые по построенной модели имеют наибольший удельный вес влияния на продуктивность (табл. 1), постепенно будут увеличиваться к югу (рис. 4). Осадки зимнего периода наоборот уменьшатся к югу (рис. 5). При таких изменениях климата биопродуктивность повысится во всех природных зонах примерно на одинаковый уровень -на 1,2 т/га в год.

К 2030 г. июльские температуры повысятся в среднем на 2°С, чуть ниже в зоне средней тайги, в зонах лесостепи и северной степи - на 2,4°С. Сумма и летних и зимних осадков постепенно уменьшается к югу. В зоне степи уровень осадков теплого периода даже снизится по сравнению с предыдущим периодом. При таких условиях климата наибольшее увеличение показателя продуктивности (на 2,8 т/га в год) прогнозируется в зоне южной тайги, а наименьшее - в зоне степи (на 1,9 т/га в год).

Базовый период

Прогноз на 2030 г.

Прогноз на 2050 г.

Прогноз на 2010 г.

-<10; ,,-10-12; И-12-14; И->14

Рис. 1. Первичная биологическая продуктивность экосистем Волжского бассейна, т/га в год

К 2050 г. климатические условия прогнозируются более благоприятные в сравнении с предыдущим периодом - по всей территории ожидается увеличение и летних и зимних осадков. Температура июля повысится равномерно во всех зонах примерно на 3°С. Показатель биопродуктивности относительно базового периода прогнозируется в таежных зонах - на 3,8 т/га в год, в зоне северной степи - на 2,7 т/га в год.

Базовый период -2010 г. -2030 г. -2050 г.

Рис. 2. Прогноз изменения уровня продуктивности экосистем Волжского бассейна по природным зонам

Базовый период "2010 г. -2030 г. -2050 г.

Рис. 3. Прогноз изменения температуры июля по природным зонам Волжского бассейна

Базовый период -2010 г. -2030 г. -2050 Г.

Рис. 4. Прогноз изменения суммы осадков теплого периода по природным зонам Волжского бассейна

Базовый период »2010 г. -2030 г. -2050 г.

Рис. 5. Прогноз изменения суммы осадков холодного периода по природным зонам Волжского бассейна

Таким образом, прогнозируемые изменения климата окажут влияние на функционирование наземных экосистем Волжского бассейна. Условия повышения температуры (рис. 3) и уменьшение влажности климата (рис. 4 и 5), особенно выраженные в прогнозе на 2030 г., благоприятно скажутся на экосистемах таежной зоны - зоны недостатка тепла и избытка влаги. Менее благоприятными изменения климата окажутся для лесостепной и степной зон, так как здесь ожидается еще большая аридиза-ция климата.

Сравнительный анализ изменения биопродуктивности наземных экосистем Волжского бассейна по модели ЭИС REGION и модели Э.Г. Коломыца. Для сравнительного анализа полученных результатов по модели ЭИС REGION были взяты результаты прогноза первичной биопродуктивности, полученные по модели Э.Г. Коломыца. При построении своей модели он основывался на теории информации, "размытых множеств" и марковских цепях. В качестве исходных данных для построения обеих моделей использовали одни и те же гидроклиматические показатели.

Для сравнения результатов, полученных по двум моделям, в базу данных ЭИС REGION были внесены показатели биопродуктивности, полученные Э.Г. Коломыцем по каждому из прогнозируемых периодов - на 2010, 2030 и 2050 гг., а также показатели первичной биологической продуктивности базового периода, полученные им эмпирическим путем. Модель базового периода и является основой для сравнения результатов, полученных по разным моделям.

Сравнение значений первичной биопродуктивности полученных для территории Волжского бассейна на 2010 г. по указанным моделям показывает их близкую схожесть: коэффициент корреляции равен 0,93; коэффициент Съеренсена составляет 0,98; сравнение по критериям %2 и X говорит о том, что различия находятся в рамках статистической погрешности. Различия в показателе наблюдаются в прогнозах на 2030 и 2050 гг. Несмотря на то, что коэффициент корреляции (0,92 и 0,93 соответственно) и коэффициент Съеренсена (0,98) по-прежнему высоки, критерии и Я. показывают, что прогнозы статистически уже различаются.

Полученный сравнительный анализ указывает на то, что при имеющихся различиях в прогнозах, сами прогнозы сходны между собой (высоки коэффициенты корреляции и Съеренсена). Результаты, полученные по двум моделям, не противоречат друг другу.

Сравнение изменений показателя биопродуктивности по природным зонам, полученные по этим моделям, показывает следующее. На 2010 г. модель REGION дает увеличение показателя биопродуктивности на одинаковую величину (рис. 6) с незначительным варьированием по разным зонам. По модели Э.Г. Коломыца диапазон изменения показателя продуктивности шире. Самый высокий уровень в зоне средней тайги, а к югу постепенно уменьшается.

На период 2030 г. модель, построенная Э.Г. Коломыцем, дает увеличение показателя продуктивности с постепенным уменьшением его уровня от зоны бореальных лесов до зоны северной степи (рис. 7). Модель REGION дает прогноз для среднетаеж-ной зоны ниже, чем для южнотаежной, а далее также идет постепенное уменьшение показателя. Но в отличие от другой модели для лесостепной и степной зон продуктивность поднимется на одинаковый уровень и будет существенно выше - на 1,9 т/га в год.

□ Базовый период

3 прогноз по модели Э.Г. Коломыца

а прогноз по модели REGION

Рис. 6. Прогноз изменения первичной биологической продуктивности наземных экосистем Волжского бассейна на 20 Ю г., полученный по разным моделям

Анализируя прогнозы на 2050 г., можно сказать, что обе модели дают постепенное уменьшение роста уровня продуктивности от таежных лесов до зоны северных степей. Только разница между самым высоким и самым низким значением по модели REGION почти в 2 раза меньше, чем по модели Э.Г. Коломыца (рис. 8).

О Базовый период

В прогноз по модели Э.Г. Коломыца

I прогноз по модели REGION

Рис. 7. Прогноз изменения первичной биологической продуктивности наземных экосистем Волжского бассейна на 2030 г., полученный по разным моделям

Рис. 8. Прогноз изменения первичной биологической продуктивности наземных экосистем Волжского бассейна на 2050 г., полученный по разным моделям

Обобщая результаты, полученные по этим моделям, можно сказать, что они дают одинаковую тенденцию изменения показателя биопродуктивности в условиях потепления климата. Наибольший рост показателя наблюдается в зоне таежных лесов, постепенно уменьшается в зоне смешанных и широколиственных лесов и еще меньше продуктивность увеличивается в зонах лесостепи и степи. Совершенно очевидно, что эта тенденция связана с повышением температуры и уменьшением влажности климата.

Гумидная таежная зона с ее переизбытком влаги получит необходимое для активного роста растительных сообществ тепло и результатом окажется повышение продуктивности местных экосистем. Семиаридные и аридные зоны лесостепи и степи подвергнутся еще большей аридизации, так как прогнозируется резкое падение (рис. 4 и 5) влажности климата. Обе модели дают прогноз наименьшего роста показателя продуктивности в этих зонах.

Следует отметить, что Э.Г. Коломыц в своей модели более детально анализирует влияние каждого фактора по всей рассматриваемой территории. Поэтому разброс показателей по его модели шире. Наша модель дает более сглаженную картину, и разброс по ней составил от 0,2 до 1,1 т/га в год, а по модели Э.Г. Коломыца - от 0,7 до 2,1 т/га в год (табл. 2). Привлекательность модели, построенной по ЭИС REGION, состоит в том, что она позволяет учитывать различные факторы, влияющие на показатель: это могут быть антропогенные, техногенные, экономические и любые другие. Она не требует дополнительных усилий и затрат, довольно проста в освоении и эксплуатации. Пользователь может выбирать любой спектр значимых, на его взгляд, факторов, а модель сама отбирает наиболее статистически значимые.

Таблица 2

Разброс уровня роста первичной биопродуктивности по прогнозируемым периодам, т/га в год

Период Прогнозная модель по Э.Г. Коломыцу Прогнозная модель по ЭИС REGION

min max разброс min max разброс

2010 г. 0,9 1,6 0,7 1Д 1,3 0,2

2030 г. 1,1 2,6 1,5 1,9 2,8 0,9

2050 г. 2,0 4,1 2,1 2,7 3,8 1,1

Модель, построенная с помощью ЭИС REGION, может успешно применяться в решении таких важных проблем, как сохранение и воспроизводство лесных ресурсов. Для Волжского бассейна эта проблема всегда имела и имеет большое значение, поскольку здесь исторически сложился главный индустриальный центр страны. В настоящее время в решении этой проблемы все большее значение приобретают вопросы устойчивости природных экосистем, одним из основных показателей которой и является первичная биологическая продуктивность.

Анализ изменения биопродуктивности наземных экосистем Волжского бассейна в условиях потепления климата и возрастающей антропогенной нагрузки. Отличительной чертой модели, построенной с использованием метода множественной регрессии в ЭИС REGION, является построение изменений показателя первичной биопродуктивности не только с учетом условий потепления климата, но и с учетом влияния антропогенной составляющей. Поскольку рассматриваемая территория Волжского бассейна расположена в самом центре индустриально развитой европейской части страны и, вполне естественно, природные экосистемы здесь испытывают колоссальное антропогенное влияние.

Статистически значимыми факторами оказались суммарные выбросы загрязняющих веществ и валовый региональный продукт. Самая высокая доля суммарных

выбросов на территории Волжского бассейна приходится на Московскую и Тульскую области (рис. 9). Самый высокий уровень валового регионального продукта на территории Волжского бассейна наблюдается в Московской области, Республике Татарстан, в Самарской и Пермской областях (рис. 10).

Согласно построенной модели в ЭИС REGION, удельный вес влияния показателей антропогенной нагрузки невысок и, тем не менее, он отрицателен. Для рассмотрения выбран прогнозный период 2030 г. В этот период ожидаются крайне неблагоприятные изменения климатических условий для многих экосистем, особенно в южной части рассматриваемой территории, где произойдет еще большая аридизация климата.

1 -<15; 2- 15-20; 3-20-25; 4-25-30; 5->30

1 - до 5; 2-5-10; 3- 10-15; 4- 15-20; 5 - 20 и более

Рис. 9. Суммарные выбросы загрязняю- Рис. 10. Валовый региональный продукт

щих веществ (2000 г.) по административно-

(средние значения 1995-2000 гг.) территориальным единицам

по административно-территориальным Волжского бассейна, млн. руб./чел. единицам Волжского бассейна, т/км2

По модели REGION, где рассматривается сценарий с увеличением валового регионального продукта в 2 раза, наблюдается некоторое снижение уровня биопродуктивности (рис. 11). Причем в наиболее промышленно развитых регионах и наблюдается снижение уровня продуктивности экосистем. Так, в вышеобозначенных регионах с высоким уровнем валового продукта, таких как Московская, Самарская, Пермская области и Республика Татарстан, биопродуктивность снижается в среднем на 0,5-0,6 т/га в год, в то время как в регионах с низким уровнем развития промышленности, например, Ивановской и Пензенской областях - на 0,1-0,2 т/га в год, а в среднем по всему Волжскому бассейну - на 0,3 т/га год.

По построенной модели в ЭИС REGION (табл. 1), наименьший удельный вес влияния на показатель биопродуктивности имеют суммарные выбросы загрязняющих веществ. Так, при рассмотрении сценария с увеличением суммарных выбросов в ат-

мосферу на 20%, уровень биопродуктивности практически не меняется. По рассматриваемому сценарию, где суммарные выбросы загрязняющих веществ увеличиваются на 50%, наблюдается снижение уровня биопродуктивности на 0,1 т/га в год по всей территории бассейна равномерно (рис. 12).

Башкортостан Пермская Самарская Ульяновская Удмуртия Татарстан Кировская Марий Эл Чувашия Пензенская Мордовия Тульская Рязанская Нижегородская Московская Владимирская Ивановская Костромская Ярославская Тверская

8 10 12 14 16

ЕЭ Первичная биопродуктивность базового периода, т/га в год □ Прогноз на 2030 г.

Ш Прогноз на 2030 г. при увеличении валового регионального продукта в 2 раза

Рис. 11. Изменение первичной биологической продуктивности наземных экосистем Волжского бассейна на 2030 г. по административно-территориальным единицам, т/га в год

По результатам прогнозной модели на 2030 г., построенной с учетом антропогенной составляющей, можно сделать следующий вывод, что выбросы в атмосферу не оказывают существенного влияния на снижение продуктивности наземных экосистем. По крайней мере, модель, рассматривающая региональный уровень, не выявила сильного отрицательного воздействия. Более существенное влияние на снижение продуктивности наземных экосистем оказывает уровень экономического развития региона.

Рязанская Нижегородская Московская

Владимирская Ивановская

Костромская

Ярославская

Тверская

8 10 12 14 16

Ш Первичная биопродуктивность базового периода, т/га в год

□ Прогноз на 2030 г.

Ш Прогноз на 2030 г. с учетом увеличения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу на

Рис. 12. Изменение уровня первичной биопродуктивности Волжского бассейна на 2030 г. по административно-территориальным единицам

Башкортостан Пермская Самарская Ульяновская Удмуртия Татарстан Кировская Марий Эл Чувашия Пензенская Мордовия Тульская

Результаты проведенного научного исследования в соответствии с поставленными целями и задачами подтверждают основные положения диссертационной работы и позволяют сделать следующие выводы:

1. На примере крупного региона (Волжский бассейн) рассмотрен подход к построению прогнозной модели с использованием ЭИС REGION, которая позволяет разработать сценарии изменения состояния биоресурсов и осуществлять их графическое (картографическое) отображение.

2. Полученная модель дает возможность оценить изменение такого важного показателя функционирования природных экосистем, как первичная биологическая продуктивность, в условиях глобального потепления климата. Наиболее благоприятно потепление климата отразится на экосистемах таежный зоны, где повышение тем-

ператур даст положительный эффект для роста продуктивности, а для степной зоны повышение температур и незначительное увеличение осадков отразится менее благоприятно.

3. Результаты, полученные по оригинальной модели и модели Э.Г. Коломыца, демонстрируют одинаковую тенденцию к изменению показателя биопродуктивности в условиях потепления климата. Наибольший рост показателя наблюдается в зоне таежных лесов, постепенно уменьшается в зоне смешанных и широколиственных лесов и еще меньше продуктивность увеличивается в зонах лесостепи и степи. Совершенно очевидно, что эта тенденция связана с увеличением температуры при одновременном уменьшении увлажнения климата.

4. Осуществленный прогноз состояния первичной биопродуктивности в зависимости от антропогенного загрязнения показал, что выбросы в атмосферу загрязняющих веществ несущественно снижают биопродуктивность. Отрицательное влияние на природные экосистемы оказывает уровень экономического развития регионов.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Костина Н.В., Кузнецова P.C. Некоторые подходы к оценке экологического состояния территории // Изв. Самар. НЦ РАН. Спец. вып. "ELPIT-2005". - 2005. - Т.

2.-С. 265-268.

2. Шитиков В.К., Костина Н.В., Кузнецова P.C. Методы синтеза обобщенных показателей для экологического картографирования территории // Изв. Самар. НЦ РАН. Спец. вып. "Актуальные проблемы экологии". - 2005. -Вып. 4. - С. 74-83.

3. Кузнецова P.C. Прогнозирование первичной биологической продуктивности экосистем Волжского бассейна: сравнительный анализ моделей-предикторов // Изв. Самар. НЦ РАН. Спец. вып. "ELPIT-2007". Серия "Экология". - 2007. - С. 102-107.

Публикации в региональных изданиях, сборниках и материалах конференций

4. Кузнецова P.C. Некоторые проблемы экологического картографирования // Материалы I конф. мол. ученых ИЭВБ АН СССР. - Тольятти, 1989. - 3 с. - Деп. в ВИНИТИ 30.03.89, № 2081-В89.

5. Розенберг Г.С., Беспалый В.Г., Голуб В.Б., Жукова O.A., Костина Н.В., Краснощекое ГЛ., Кузнецова P.C. и др. Экспертная система для оценки экологического состояния региона (на примере Куйбышевской области) // Теоретические проблемы экологии и эволюции: Материалы Всесоюз. конф. посвящ. 100-летию со дня рожд. А.А.Любищева. - Тольятти, 1991.-С. 183-192.

6. Розенберг Г.С., Беспалый В.Г., Гайворон Т.Д., Исакова Г.В., Ковалев А.К, Коломьщ

3.Г., Краснощекое Г.П., Крищук КН., Крючков В.Н., Кузнецова P.C. и др. База эколого-экономических данных крупного региона: Методическое пособие. - Тольятти, 1991.-62 с.

7. Кузнецова P.C., Розенберг Г.С. Естественные растительные сообщества // Экологическая ситуация в Самарской области: состояние и прогноз. - Тольятти: ИЭВБ РАН, 1994. - С. 139-141.

8. Костина Н.В., Кузнецова P.C., Лифиренко Н.Г., Розенберг Г.С. Эколого-информационная система REGION для оценки и прогноза состояния окружающей среды // Тр. междунар. симпоз. «Инженерная экология-2005». - М.: Российское НТОРЭС им. A.C. Попова, 2005. - С. 8-13.

9. Кузнецова P.C., Костина Н.В., Розенберг Г.С. Сценарий глобального потепления: моделирование региональных особенностей глобальных изменений природной среды // VII Междунар. симпоз. "Проблемы экоинформатики". - М., 2006. - С. 7881.

Ю.Розенберг Г.С., Лифиренко Н.Г., Костина Н.В., Кузнецова P.C. Комплексный анализ социо-эколого-экономических систем бассейнов крупных рек // Интеллектуальные системы принятия решений и прикладные аспекты информационных технологий: Т. 2. - Херсон: Изд-во Херсон, морского ин-та, 2006. - С. 130-133.

П.Кузнецова P.C., Костина Н.В., Розенберг Г.С., Саксонов C.B. Диссипация первичной биопродуктивности в контексте теории катастроф // Синергетика природных, технических и социально-экономических систем. Сборник статей междунар. науч,-техн. конф. - Тольятти: ТГУС, 2007. -Ч. 1. - С. 78-82.

12.Кузнецова P.C., Лифиренко Н.Г., Костина Н.В. Экологическая информационная система "REGION" как инструмент прогнозирования эколого-экономической и социальной обстановки в Волжском бассейне // Наука. Творчество: Коняевские чтения. Междунар.науч.конф. - Самара: ООО "ИПК Содружество", 2007. - Т. 2. -С. 387-391.

13.Kostina N.V., Kuznetsova R.S., Lißrenko N.G. Ecological information system "REGION" as an instrument for prediction of ecologically-economic and social condition in Volga river basin // Materials of the conf. Climate change and possible implications for he Volga basin ecosystem. The Volga river basin in 50 years: perspectives and forecasts. -Toglyatti, 2007. - P. 18-19.

14.Розенберг Г.С., Кузнецова P.C., Костина H.B. Прогнозирование биопродуктивности Волжского бассейна по ЭИС "REGION" // Междунар. симпоз. "Инженерная экология-2007". -М„ 2007.-С. 178-182.

15.Кузнецова P.C., Костина Н.В. Прогноз первичной биопродуктивности экосистем Волжского бассейна // Экологические проблемы бассейнов крупных рек-4: Тез. докл. Междунар. конф. [электронный ресурс]. - Тольятти: ИЭВБ РАН, 2008. - С. 92.

16. Розенберг Г.С., Кузнецова P.C., Костина Н.В. Управление биопродуктивностью Волжского бассейна при реализации сценария «потепление климата» // Экологический ежегодник. - 2008. - № 2 - С. 49-51.

Подписано к печати 15.09.2008 Объем 1,0 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 56 Издательство ИЭВБ РАН 445003, г. Тольятти, ул. Комзина, 10

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Кузнецова, Разина Саитнасимовна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. БИОПРОДУКЦИОННЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ

ГЛОБАЛЬНОГО ПОТЕПЛЕНИЯ КЛИМАТА (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР).

1.1. Причины потепления климата и последствия его влияния на изменения природной среды. 1.2. Первичная биологическая продуктивность, как показатель устойчивости природной среды.

1.3. Характеристика биопродуктивности наземных экосистем территории Волжского бассейна.

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Характеристика территории Волжского бассейна.

2.2. Методы палеопрогнозного картографирования

Э.Г. Коломыца.

2.3. Построение прогнозной модели с помощью методов экспертной системы REGION.

2.4. Метод множественной регрессии для прогноза первичной биопродуктивности.

ГЛАВА. 3. ПРОГНОЗ ПЕРВИЧНОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ

ПРОДУКТИВНОСТИ НАЗЕМНЫХ ЭКОСИСТЕМ ВОЛЖСКОГО БАССЕЙНА В УСЛОВИЯХ ПОТЕПЛЕНИЯ КЛИМАТА.

3.1. Построение прогнозной модели.

3.2. Анализ изменения биопродуктивности наземных экосистем Волжского бассейна по модели ЭИС REGION в условиях потепления климата.

3.3. Сравнительный анализ изменения биопродуктивности наземных экосистем Волжского бассейна по модели ЭИС REGION и модели Э.Г. Коломыца.

3.4. Анализ изменения биопродуктивности наземных экосистем Волжского бассейна в условиях потепления климата и возрастающей антропогенной нагрузки.

ВВЫВОДЫ

Введение Диссертация по биологии, на тему "Прогнозирование первичной биопродуктивности наземных экосистем территории Волжского бассейна в условиях потепления климата"

Актуальность исследования. Среди актуальных проблем в области экологии отчетливо вырисовывается задача исследования последствий глобальных изменений природной среды. Известно, что потепление климата планеты является одним из наиболее динамичных природных процессов, который влияет на эволюцию биосферы и определяет ее будущее состояние. Предполагается, что предстоящие глобальные изменения климата будут связаны в первую очередь с техногенным ростом содержания СОг и других парниковых газов в атмосфере, что может нарушить естественный углеродный цикл в биосфере.

Растительный покров и в особенности леса являются наиболее мощными регуляторами и стабилизаторами природных биогеохимических круговоротов. Изменения природной среды, происходящие в результате изменений климата, везде происходят по-разному, этим и определяется региональное многообразие природных экосистем. Поэтому возможные негативные последствия глобальных изменений климата должны рассматриваться на региональном уровне. Однако методы регионального прогнозирования остаются еще слабо разработанными, что связано как с недостатком фактического материала, так и с принципиальными методическими трудностями.

Цель и задачи исследования. Построить прогнозную модель изменения первичной биологической продуктивности в условиях меняющегося климата и определить степень влияния антропогенной составляющей на функционирование наземных экосистем на региональном уровне. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи.

1. Построить модель зависимости первичной биологической продуктивности наземных экосистем Волжского бассейна от гидроклиматических показателей и антропогенной нагрузки.

2. Проанализировать изменения первичной биологической продуктивности и выявить тенденции ее изменения.

3. Провести сравнительный анализ полученных результатов с результатами моделирования с использованием других методов.

4. На примере одного из прогнозных периодов оценить влияние антропогенной составляющей на изменение показателя первичной биологической продуктивности.

Научная новизна диссертационной работы сводится к следующему: с использованием экспертной информационной системы REGION разработана математическая модель по методу множественной регрессии для прогноза изменения биопродуктивности в условиях изменения климата; проанализировано изменение показателя биопродуктивности по природным зонам Волжского бассейна по разным сценариям потепления климата; впервые для крупного региона построена прогнозная модель изменения показателя биопродуктивности под воздействием климата с учетом влияния антропогенной составляющей.

Практическая значимость работы. Полученные результаты могут использоваться для принятия управленческих решений при формировании природно-антропогенных геосистем в условиях устойчивого развития регионов, а также применяться в решении таких важных проблем, как сохранение и воспроизводство лесных ресурсов.

Реализация результатов исследования. Материалы диссертационного исследования используются в учебном процессе Самарского и Тольяттинского государственных университетов.

Связь работы с плановыми научными исследования!

Диссертационная работа является составной частью НИР ИЭВБ РА1 «Разработка методов экологического прогнозирования запасов важнейших и перспективных видов биологических ресурсов» (1989 г.); «Комплексный анализ пространственно-распределенной информации о состоянии экосистем Нижнего Поволжья» (1991-1995 гг.); «Создание базы данных и экспертной системы по биологическому разнообразию крупного региона (область, бассейн реки)» (1996-1997 гг.); «Оптимизация системы эколого-экономических параметров устойчивого развития территорий Среднего Поволжья» (2001-2003 гг.); «Прогноз состояния и управления важнейшими биоресурсами Средней и Нижней Волги» (2003-2005 гг.); «Оптимизация природного комплекса Среднего Поволжья в целях достижения устойчивого развития территорий» (2004-2006 гг.); «Теоретические, методологические и информационные основы прогнозирования биоресурсного потенциала Волжского бассейна» (2006-2008 гг.); «Моделирование социо-эколого-экономических систем разного масштаба с целью оптимизации их управления» (2007-2009 гг.); «Количественные методы анализа экологических систем разного масштаба» (2007-2009 гг.).

Апробация работы. Основные результаты диссертационного исследования были доложены на:

Всесоюзной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения А.А. Любищева (Тольятти, 1991);

X Всесоюзной конференции по тематическому картографированию (Санкт-Петербург, 1991);

Международном симпозиуме «Инженерная экология-2005» (Москва, 2005);

Второй международной научно-технической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов» ELPIT-2005 (Тольятти, 2005);

VII Международном симпозиуме «Проблемы экоинформатики» (Москва, 2006);

Международной конференции «Изменение климата и возможные последствия для экосистем Волжского бассейна. Волжский бассейн 50 лет спустя: перспективы и прогнозы» (Тольятти, 2007);

Международной научно-технической конференции «Синергетика природных, технических и социально-экономических систем» (Тольятти, 2007);

Международном симпозиуме «Инженерная экология-2007» (Москва, 2007);

I Международном экологическом конгрессе (Третьей международной научно-технической конференции) «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов» ELPIT-2007 (Тольятти, 2007);

Международной конференции «Экологические проблемы бассейнов крупных рек - 4» (Тольятти, 2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ.

Декларация личного участия автора. Автор лично участвовал в формировании координатно-пространственной основы для базы данных экспертной информационной системы REGION, подготовил исходную гидроклиматическую информацию по картографическим материалам, самостоятельно осуществил обработку полученных данных и дал интерпретацию полученных результатов. Написание текста диссертационной работы осуществлено автором по плану, согласованному с научным руководителем. Доля участия автора в совместных публикациях пропорциональна числу соавторов.

Основные положения, выносимые на защиту: 1. Построенная модель изменения показателя первичной биологической продуктивности наземных экосистем Волжского бассейна позволяет проследить зависимость изменения уровня биопродуктивности по природным зонам территории от изменений климата.

2. Проведенный сравнительный анализ различных моделей позволяет утверждать, что модель, построенная по методу множественной регрессии в ЭИС REGION, может успешно использоваться для прогнозов.

3. Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ незначительно влияют на изменение уровня показателя первичной биологической продуктивности наземных экосистем Волжского бассейна.

Структура диссертации. Диссертация изложена на 118 страницах текста, состоит из введения, трех глав, выводов и списка цитированной литературы, который включает 170 источник, в том числе 25 на иностранных языках. Работа иллюстрирована 24 рисунками и 7 таблицами.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Кузнецова, Разина Саитнасимовна

ввыводы

1. На примере крупного региона (Волжский бассейн) рассмотрен подход к построению прогнозной модели с использованием ЭИС REGION, которая позволяет разработать сценарии изменения состояния биоресурсов и осуществлять их графическое (картографическое) отображение.

2. Полученная модель дает возможность оценить изменение такого важного показателя функционирования природных экосистем, как первичная биологическая продуктивность, в условиях глобального потепления климата. Наиболее благоприятно потепление климата отразится на экосистемах таежный зоны, где повышение температур даст положительный эффект для роста продуктивности, а для степной зоны повышение температур и незначительное увеличение осадков отразится менее благоприятно.

3. Результаты, полученные по оригинальной модели и модели Э.Г. Коломыца, демонстрируют одинаковую тенденцию к изменению показателя биопродуктивности в условиях потепления климата. Наибольший рост показателя наблюдается в зоне таежных лесов, постепенно уменьшается в зоне смешанных и широколиственных лесов и еще меньше продуктивность увеличивается в зонах лесостепи и степи. Совершенно очевидно, что эта тенденция связана с увеличением температуры при одновременном уменьшении увлажнения климата.

4. Осуществленный прогноз состояния первичной биопродуктивности в зависимости от антропогенного загрязнения показал, что выбросы в атмосферу загрязняющих веществ несущественно снижают биопродуктивность. Отрицательное влияние на природные экосистемы оказывает уровень экономического развития регионов.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Кузнецова, Разина Саитнасимовна, Тольятти

1. Алексеев В.А. Главнейшие компоненты годичной продукции веществ // Структура и продуктивность еловых лесов южной тайги. - JL: Наука, 1973.-С. 119-125.

2. Алексеев В.А., Бердси Р.А. (ред.). Углерод в экосистемах лесов и болот

3. России. Красноярск, 1999. - 232 с. \

4. Алексеев В.В., Киселев С.В., Чернова Н.И. Рост концентрации СОг в атмосфере всеобщее благо? // Природа. - 1999. - № 9. - С. 3-13.

5. Антропогенные изменения климата. — JL: Гидрометеоиздат, 1987. — 406 с.

6. Арманд Д.Л. Наука о ландшафте. М.: Мысль, 1975. - 287 с.

7. База эколого-экономических данных крупного региона (Методическое пособие). Тольятти: ИЭВБ РАН, 1991. - 62 с.

8. Базилевич Н.И. Обмен минеральных элементов в различных типах степей и лугов на черноземных, каштановых почвах и солонцах // Проблемы почвоведения. М.: Изд-во АН СССР, 1962. - С. 148-207.

9. Базилевич Н.И. Биологическая продуктивность экосистем Северной Евразии. М.: Наука, 1993. - 293 с.

10. Базилевич Н.И., Гребенщиков О.С., Тишков А.А. Географические закономерности структуры и функционирования экосистем. — М: Наука, 1986.-216 с.

11. Базилевич Н.И., Дроздов А.В., Злотин Р.И. Географические особенности продукционных и деструкционных процессов в ландшафтах Северной Евразии // Изв. РАН. Сер. геогр. 1993. — № 4. — С. 5-21.

12. Базилевич Н.И., Родин Л.Е. Географические закономерности продуктивности и круговорота химических элементов в основных типахрастительности Земли // Общие теоретические проблемы биологической продуктивности. Л.: Наука, 1969. - С. 24-32.

13. Базилевич Н.И., Родин Л.Е., Розов Н.Н. Географические аспекты изучения биологической продуктивности // Материалы V съезда Геогр. о-ва СССР. Л., 1970. - С. 28.

14. Базилевич Н.И., Шмакова Е.И. Продукционно-деструкционный процесс в абсолютно заповедной луговой степи ЦентральноЧерноземного биосферного заповедника // Геосистемный мониторинг в биосферных заповедниках. М.: ИГАН СССР, 1984. - С. 124-147.

15. Берг Л.С. Климат и жизнь. — М.: Географиздат, 1947. — 284 с.

16. Берг Л.С. Некоторые соображения о послеледниковых изменениях климата и о лесостепье // Вопросы географии. 1950. - Сб. 23. - С. 5784.

17. Берлянд М.Е., Кондратьев К.Я. Города и климат планеты. Л.: Гидрометеоиздат, 1972. - 40 с.

18. Берлянд М.Е., Кондратьев К.Я., Васильев О.Б. и др. Комплексное исследование особенностей метеорологического режима большого города на примере г. Запорожье (КЭНЭКС-72) // Метеорология и гидрология. 1974. - № 1. - С. 14-23.

19. Бертон И. Глобальное потепление и районы устойчивости // Глобальные изменения и региональные взаимосвязи. М.: ИГАН СССР, 1992. - С. 65-97.

20. Биологическая продуктивность лесов Поволжья / Отв. ред. С.Э. Вомперский. М.: Наука, 1982. - 282 с.

21. Битвинскас Т.Т. Дендроклиматические исследования. JL: Гидрометеоиздат, 1974. — 172 с.

22. Борзенкова И.И. Изменение климата в Кайнозое. — СПб.: Гирометеоиздат, 1992. — 247 с.

23. Боханова Н.С. Надземная фитомасса пойменных дубрав // Лесоведение.- 1971.-№2.-С. 71-75.

24. Будыко М.И. Тепловой баланс земной поверхности. Л.: Гидрометеоиздат, 1956.-255 с.

25. Будыко М. И. Климат и жизнь. — Л.: Гидрометеоиздат, 1971. — 472 с.

26. Будыко М.И. Влияние человека на климат. Л.: Гидрометеоиздат, 1972. -47 с.

27. Будыко М.И. Атмосферная углекислота и климат. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. — 32 с.

28. Будыко М. И. Изменения климата. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. - 280 с.

29. Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем. — Л.: Гидрометеоиздат, 1980.-352 с.

30. Будыко М.И. Климат конца двадцатого века // Метеорология и гидрология. 1988. - № 10. - С. 5-24.

31. Будыко М.И., Борзенкова И.И., Менжулин Г.В., Селяков К.И. Предстоящие изменения регионального климата // Изв. РАН. Сер. геогр.- 1992.-№4.-С. 36-52.

32. Будыко М.И., Васищева М.А. Влияние астрономических факторов на четвертичные оледенения // Метеорология и гидрология. — 1971. — № 6. -С. 37-47.

33. Будыко М.И., Дроздов О.А., Юдин М.И. Влияние хозяйственной деятельности человека на климат // Современные проблемы климатологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1966. - С. 435-448.

34. Ватковский О.С. Анализ формирования продуктивности лесов. — М.: Наука, 1976.- 114 с.

35. Ватковский О.С., Головенко С.В., Гришина JI.A. и др. Экология и продуктивность геохимически автономных ельников Валдая // Почвы и продуктивность растительных сообществ Вып. 2. — М.: Изд-во Моск. унта, 1974.-С. 89-142.

36. Вернадский В.И. Биосфера (Избранные труды по биохимии). М.: Мысль, 1967.-376 с.

37. Вернадский В.И. Размышления натуралиста. Научная мысль как планетарное явление. Книга вторая. — М.: Наука, 1977. 192 с.

38. Виноградов В.Г., Мартынов А.С., Тишков А.А., Филипчук А.Н., Страхов В.В. Запасы древесины и продуктивность растительного покрова // Атлас биологического разнообразия лесов Европейской России и сопредельных территорий. М.: ПАИМС, 1996. — С. 58-65.

39. Воейков А.И. К вопросу о колебании климата // Метеорол. вестн. -1902.-№ 1.-С. 1-12.

40. Вомперский С.Э., Иванов А.И. Первичная биологическая продуктивность болотных сосняков // Биогеоценологическое изучение болотных лесов в связи с опытной гидромелиорацией. М.: Наука, 1982. -С. 128-132.

41. Герасимова М.И., Гришина JI.A., Лазукова Г.Г., Сысуев В.В. Округовороте зольных элементов в разных типах леса // Экология и продуктивность лесов Нечерноземья. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1980. -С. 84-100.

42. Глазов М.В. Продуктивность еловых лесов Валдая и роль животных в их функционировании // Структура и функционирование экосистем южной тайги. М.: ИГАН СССР, 1985. - С. 80-102.

43. Голицын Г.С. Состав атмосферы и климат // Глобальные экологические проблемы на пороге XXI века: Материалы науч. конф., посвящ. 85-летию акад. АЛ. Яншина. -М.: Наука, 1998. С. 185-196.

44. Головенко С.В., Лазукова Г.Г., Шуйцев Ю.К. Уровни продуктивности коренных сообществ северной части Валдайской возвышенности // Почвы и продуктивность растительных сообществ. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1976.-С. 73-97.

45. Горышина Т.К. Исследования биологической продуктивности и влияющих на нее факторов в лесостепной дубраве Лес-на-Ворскле // Экология. 1974. - № 3. - С. 5-10.

46. Государственный водный кадастр: Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. Т. 1 / Под ред. З.С. Суриной. — JL: Гидрометеоиздат, 1986. -483 с.

47. Григорьев А.А., Будыко М.И. О периодическом законе географической зональности // Докл. АН СССР. 1956. - Т. 110, № 1. - С. 129-132.

48. Григорьев А.А., Будыко М.И. Связь балансов тепла и влаги с интенсивностью географических процессов // Докл. АН СССР. — 1965. -Т. 162, № 1.-С. 118-121.

49. Гулев С.К., Катцов В.М., Соломина О.Н. Глобальное потепление продолжается // Вестн. РАН. 2008. - Т. 78, № 1. - С. 20-27.

50. Гульбе Я.И., Ермолова JI.C., Уткин А.И. Биологическая продуктивность и опад в сероольшанниках // Биологическая продуктивность почв и ее увеличение в интересах народного хозяйства: Тез. докл. Всесоюз. совещ. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1979. — С. 47.

51. Дайнека Е.К., Дроздов А.В., Злотин Р.И. Особенности функционирования природных комплексов средней лесостепи // Проблемы ландшафтоведения: Материалы VI съезда Геогр. о-ва СССР. -Л., 1975.-С. 85-88.

52. Долгов С.В. Оценка биологической продуктивности ландшафтов по регионам России // Россия и ее регионы: Внешние и внутренние экологические угрозы. М.: Наука, 2001. - С. 90-102.

53. Дроздов А.В. Продуктивность зональных наземных растительных сообществ и показатели водно-теплового режима территории // Общие теоретические проблемы биологической продуктивности. — Л.: Наука, 1969.-С. 33-39.

54. Дроздов О.А., Григорьева А.С. Влагооборот в атмосфере. Л.: Гидрометеоиздат, 1963. -314 с.

55. Дубравы лесостепи в биогеоценологическом освещении. — М.: Наука, 1975.-375 с.

56. Дылис Н.В., Носова JI.M. Фитомасса лесных биогеоценозов Подмосковья. М.: Наука, 1977. - 144 с.

57. Ефимова Н.А. Радиационные факторы продуктивности растительного покрова. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 216 с.

58. Зворыкина К.В. Состав и надземная масса растений травяно-кустарничково-мохового ярусов в некоторых типах березняков на суглинистых почвах // Лесоводственные исследования в подзоне южной тайги. -М.: Наука, 1977.-С. 42-51.

59. Зубаков В.А. Глобальные климатические события плейстоцена. Л., 1986.-288 с.

60. Иванов Н.И. Атмосферное увлажнение тропических и сопредельных стран Земного шара / Зап. Геогр. о-ва СССР. Т. 18. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1958.-311 с.

61. Изменение климата и ландшафтов за последние 65 миллионов лет / Отв. ред. А.А. Величко. М.: ГЕОС, 1999. - 259 с.

62. Израэль Ю.А. Изменение глобального климата, их причины и последствия // Глобальные экологические проблемы на пороге XXI века: Материалы науч. конф., посвящ. 85-летию акад. А.Л. Яншина. М.: Наука, 1998.-С. 49-68.

63. Ильинский В.В. Биомасса сосен в насаждениях различных бонитетов // Лесн. хоз-во. 1968. - № 3. - С. 34-35.

64. Ильюшенко А.Ф. Первичная продуктивность березняков Рыбинского района Ярославской области // Биологическая продуктивность лесов Поволжья. М.: Наука, 1982. - С. 73-98.

65. Ильюшенко А.Ф., Кошельков С.П. Строение и продуктивность древостоев некоторых типов березняков на суглинистых почвах // Лесоводственные исследования в подзоне южной тайги. М.: Наука, 1977.-С. 32-41.

66. Исаев А.С. Углерод в лесных экосистемах // Природа. 1994. - № 4. - С. 18-21.

67. Исаев А.С., Коровин Г.Н. Углерод в лесах Северной Евразии // Круговорот углерода на территории России. М., 1999. — С. 63-95.

68. Исаев А.С., Коровин Г.Н. Динамика лесных ресурсов и прогнозирование изменений лесного фонда // Фундаментальные основы управления биологическими ресурсами: Сб. науч. статей. М: Т-во науч. изд. КМК, 2005. - С. 47-60.

69. Исаченко А.Г. Система ландшафтов и содержание ландшафтной карты Мира // Изв. Всесоюз. геогр. о-ва. 1988. - Т. 120, вып. 6. - С. 489-501.

70. Карнаухов А.В. Парниковая катастрофа. http://www:pereplet.ru/parnik/ tekst.html.2001.

71. Кириленко А.П., Белотелое Н.В., Богатырев Б.Г. Моделирование сдвига растительных зон с учетом климатической нестабильности // Докл. РАН.-1994.-Т. 338, № 1. С. 116-118.

72. Кобак К.И., Кондрашева НЛО. Возможный сдвиг природных зон при глобальном потеплении // Экология. 1992а. - № 3. — С. 9-18.

73. Кобак К.И., Кондрашева Н.Ю. Глобальное потепление и природная зональность // Метеорология и гидрология. 19926. — № 8. - С. 91-98.

74. Кобак К.И., Кондрашева Н.Ю., Турчинович И.Е. Возможный отклик наземной растительности на рост концентрации углекислого газа и глобальное потепление // Лесоведение. — 1993а. — № 4. — С. 71-76.

75. Кобак К.И., Кондрашева Н.Ю., Турчинович И.Е. Лесные покровы и поступление углекислого газа в атмосферу // Лесоведение. — 19936. № З.-С. 7-15.

76. Кокорин А.О., Кураев С.Н. Обзор доклада Николаса Стерна «Экономика изменений климата». М.: WWF России, 2007. - 50 с.

77. Коломыц Э.Г. Региональная модель глобальных изменений природной среды. М.: Наука, 2003. - 371 с.

78. Коломыц Э.Г. Бореальный экотон и географическая зональность: атлас-монография / Отв. ред. Г.С. Розенберг. М.: Наука, 2005а. - 390 с.

79. Коломыц Э.Г. Функциональная организация и продуктивность экосистем Волжского бассейна в условиях предстоящего глобального потепления // Самарская Лука: Бюл. 20056. - № 16. - С. 78-100.

80. Коломыц Э.Г., Розенберг Г.С. Палеопрогнозная концепция в региональной экологии (на примере Волжского бассейна) // Успехи совр. биол. 2004. - Т. 124, вып. 5. - С. 403-418.

81. Коломыц Э.Г., Розенберг Г.С., Колкутин В.И. и др. Экология ландшафтов Волжского бассейна в системе глобальных изменений климата (Прогнозный атлас-монография). Н. Новгород: Интер-Волга, 1995.- 165 с.

82. Кононова М.М. Некоторые биохимические проблемы почвоведения в АН СССР и их современное развитие // Изв. АН СССР. Сер. биол. — 1974.-№6.-С. 785-798.

83. Костина Н.В. REGION: Экспертная система состояния и управления биоресурсами / Под ред. чл.-корр. РАН проф. Г.С. Розенберга. — Тольятти: СамНЦ РАН, 2005. 132 с.

84. Костина Н.В., Кузнецова Р.С. Некоторые подходы к оценке экологического состояния территории // Изв. Самар. НЦ РАН. Спец. вып. «ELPIT-2005». 2005. - Т. 2. - С. 265-268.

85. Костина Н.В., Розенберг Г.С., Шитиков В.К. Экспертная система экологического состояния бассейна крупной реки // Изв. Самар. НЦ РАН. 2003. - Т. 5, № 2. - С. 287-294.

86. Котляков В.М. Избранные сочинения. Книга 3. География в меняющемся мире. М.: Наука, 2001. — 441 с.

87. Краснощекое Г.П., Розенберг Г.С. Естественно-исторические аспекты формирования территории Волжского бассейна // Изв. Самар. НЦ РАН.- 1999. -№ 1.-С. 108-117.

88. Лазукова Г.Г., Шуйцев Ю.К. Первичная лесная растительность и ее биотопы // Экология и продуктивность лесов Нечерноземья. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1980а. С. 28-50.

89. Лазукова Г.Г., Шуйцев Ю.К. Вторичная лесная растительность и ее биотопы // Экология и продуктивность лесов Нечерноземья. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 19806. С. 50-83.

90. Лархер В. Экология растений. М.: Мир, 1978. - 285 с.

91. Лиепа И.Я. Показатель удельного влияния факторов воздействия // Учен. зап. Латв. ун-та. Рига, 1971. - С. 36-40.

92. Люри Д.И. Строение пограничного комплекса между лесными и степными геосистемами // Геосистемный мониторинг: Строение и функционирование геосистем. -М.: ИГАН СССР, 1986. С. 54-72.

93. Макунина А.А. Физическая география СССР. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1985.-294 с.

94. Марков К.К. Палеогеография. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1960. - 267 с.

95. Марков К.К. Главные изменения природы поверхности земли в голоцене // Палеогеография четвертичного периода. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1965.-435 с.

96. Марков К.К., Лазуков Г.И., Николаев В.А. Четвертичный период (ледниковый период — антропогеновый период). Т. 2. Территория СССР.- М.: Изд-во Моск. ун-та, 1965. 432 с.

97. Менжулин Г.В. Прогнозирование изменений регионального климата и оценки их основных последствий // Глобалиные экологические проблемы на пороге XXI века: Материалы науч. конф., посвящ. 85-летию акад. A.JI. Яншина. -М.: Наука, 1998. С. 197-237.

98. Мильков Ф.Н. Физическая география: Современное состояние, закономерности, проблемы. Воронеж: Изд-во Воронеж, ун-та, 1981. -398 с.

99. Мина В.Н. Круговорот азота и зольных элементов в дубравах лесостепи // Почвоведение. 1955. - № 6. - С. 32-44.

100. ЮО.Миркин Б.М., Розенберг Г.С., Наумова Л.Г. Словарь понятий и терминов современной фитоценологии. — М.: Наука, 1989. 223 с.

101. Молчанов А.А. Продуктивность органической массы в лесах различных зон. -М.: Наука, 1971.-275 с.

102. Молчанов А. А. Продуктивность сосняков бруснично-мшистых в Прокудинском бору Московской области // Продуктивность органической и биологической массы леса. М.: Наука, 1974. — С. 78140.

103. ЮЗ.Найденко В.В. Великая Волга на рубеже тысячелетий. От экологического кризиса к устойчивому развитию. В 2 т. — Н. Новгород: Промграфика, 2003. Т. I. - 432 е.; Т. II. - 368 с.

104. Нерпин С.В., Мичурин Б.Н., Саноян М.Г. Зависимость водопотребления растений от физических факторов среды // Исследование процессов обмена энергией и веществом в системе почва-растение-воздух. Л.: Наука, 1972. - С. 5-10.

105. Нешатаев Ю.Н., Добрецова Л.А., Самиляк С.И. Биологическая продуктивность и ее сезонная динамика в разных ярусах дубравного леса // Биологическая продуктивность и ее факторы в лесостепной дубраве. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1974. - С. 119-152.

106. Носова JI.M. Продуктивность и вертикально-фракционное распределение фитомассы и ее прироста сложных ельников // Материалы I Всесоюз. совещ. «Picea». Тарту, 1971. - С. 133-138.

107. Одум Ю. Основы экологии. М.: Мир, 1975. - 736 с.

108. Одум Ю. Экология: В 2 т. М.: Мир, 1986. - Т. 1. - 328 е.; Т. 2. - 376 с.

109. Оценки экологических и социально-экономических последствий изменения климата: Докл. Раб. группы II МГЭИК / Председ. Ю.А. Израэль. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. - 250 с.

110. ПО.Панкова Н.И. Содержание и состав органического вещества в некоторых почвах Кутулукского опытного участка // Тр. Почвен. ин-та им. В.В. Докучаева. 1952. - Т. 37. - С. 329-345.

111. Паршевников А.Л. Круговорот азота и зольных элементов в связи со сменой пород в лесах средней тайги // Тр. Ин-та леса и древесины АН СССР. 1962. - Т. 52. - С. 196-209.

112. Покровская Т.В. К вопросу о радиационных факторах изменчивости климата // Метеорология и гидрология. 1971. - № 10. - С. 31-38.

113. Полеванов В. Ледниковый период как ближайшая перспектива // Экономические стратегии. — 2005. № 4. - С. 14-19.

114. Предстоящие изменения климата. Совместный Советско-Американский отчет о климате и его изменениях / Под ред. М.И. Будыко и др. — Л.: Гидрометеоиздат, 1991. -272 с.

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

116. Пьявченко Н.И. Круговорот азота и зольных элементов в основных типах болотных лесов // Докл. сов. почвоведов к VII Междунар. конгр. почвоведов в США. М.: Изд-во АН СССР, 1960. - С. 64-78.

117. Работнов Т.А. Фитоценология. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1992. - 352 с.

118. Ракипова Л.Р., Вишнякова О.Н. Влияние вариаций концентрации углекислого газа на термический режим атмосферы // Метеорология и гидрология. 1973. -№ 5. - С. 23-32.

119. Растительность европейской части СССР. — Л.: Наука, 1980. — 429 с.

120. Растительный покров СССР (Пояснительный лист к «Геоботанической карте СССР»). В 2 т. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1956.

121. Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь-справочник. М.: Мысль, 1990.-639 с.

122. Ремезов Н.П., Быкова Л.Н., Смирнова К.М., Утенкова А.П.

123. Потребление и круговорот азота и зольных элементов в лесах европейской части СССР. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1959. — 284 с.

124. Родин Л.Е., Базилевич Н.И. Динамика органического вещества и биологический круговорот зольных элементов и азота в основных типах растительности земного шара. М.; Л.: Наука, 1965. - 254 с.

125. Рояадественский С.Г. Биологическая продуктивность осинников и культур ели в Ярославской области: Автореф. дис. . канд. биол. наук. — Днепропетровск, 1984. 17 с.

126. Розенберг Г.С., Краснощекое Г.П. Волжский бассейн: экологическая ситуация и пути рационального природопользования. Тольятти: ИЭВБ РАН, 1996.-249 с.

127. Самойлова Е.М. Луговые почвы лесостепи. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1981.-284 с.

128. Семенова В.Г. Влияние рубок главного пользования на почвы и круговорот веществ в лесу. — М.: Лесн. пром-сть, 1975. 184 с.

129. Семенова-Тян-Шанская A.M. Динамика степной растительности. М.; Л.: Наука, 1966.-169 с.

130. Смирнов В.В. Органическая масса в некоторых лесных фитоценозах европейской части СССР. М.: Наука, 1971. - 362 с.

131. Спирина Л.П. О влиянии вулканической пыли на температурный режим северного полушария // Метеорология и гидрология. — 1971. № 10. - С. 38-45.

132. Средняя полоса Европейской части СССР (Природные условия и естественные ресурсы СССР) / Отв. ред. С.В. Зонн и А.А. Минц. М.: Наука, 1967.-440 с.

133. Стукалова В.Н. Продуктивность надземной части ясенников снытево-осоковых в нагорных дубравах южной лесостепи // Продуктивность органической массы лесов в разных природных зонах. — М.: Наука, 1973. -С. 55-69.

134. Сукачев В.Н. Избранные труды. Т. 3. Проблемы фитоценологии. — Л.: Наука, 1975.-543 с.

135. Тишков А.А., Шеремет Л.Г. Продуктивность и динамика биоты луговых степей Михайловской целины // Динамика биоты в экосистемах Центральной лесостепи. М.: ИГАН СССР, 1986. - С. 200-210.

136. Утехин В.Д. Первичная биологическая продуктивность лесостепных экосистем. М.: Наука, 1977. - 146 с.

137. Утехин В.Д., Хоанг Тьюнг. Структура и продуктивность фитомассы луговой степи // Биота основных геосистем Центральной лесостепи. — М.: ИГАН СССР, 1976. С. 7-25.

138. Уткин А.И., Гульбе Я.И., Ермолова Л.С. Сероолыданники Болыиесельского района Ярославской области и их первичная биологическая продуктивность // Биологическая продуктивность лесов Поволжья. -М.: Наука, 1982. С. 110-142.

139. Френкель М.О. Межрегиональный экомониторинг Волжского бассейна. -Киров, 1997.-178 с.

140. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология. — М.: Наука, 2006.-582 с.

141. Шалыт М.Е. Подземная часть некоторых луговых, степных и пустынных растений и фитоценозов. Ч. 1. Травянстые и полукустарничковые растения и фитоценозы лесной и степной зоны // Тр. БИН АН СССР. Сер. 3. Геоботаника. 1950. Вып. 6. С. 205-442.

142. Шитиков В.К., Костина Н.В., Кузнецова Р.С. Методы построения синтетических показателей для экологического картографирования территории // Изв. Самар. НЦ РАН. Спец. вып. «Актуальные проблемы экологии». 2005. - Вып. 4. - С. 74-83.

143. Экологическая ситуация в Самарской области / Под ред. Г.С. Розенберга и В.Г. Беспалого. Тольятти: ИЭВБ РАН, 1994. - 326 с.

144. Экологическое состояние окружающей среды бассейна реки Волги (1995-2001 гг.). Н. Новгород, 2002. - 129 с.

145. Экология и продуктивность лесов Нечерноземья (на примере Валдая) / Под ред. М.А. Глазовской. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1980. - 143 с.

146. Arrhenius S. On the influence of the carbonic acid in the air upon the temperature of the ground // Philosophical Magazine. 1896. - V. 41. - P. 237-275.

147. Arrhenius S. Lehrbuch der kosmischen Physik. Leipzig: Hirzel, 1903. -1026 S.

148. Berger A.L. Theorie astronomique des paleoklimats. Louvain Univ. catholique de Louvain, 1973. - V. 1. - 197 p.; V. 2.-108 p.

149. Brooks C.E.P. Climate through the ages. 2nd ed. Ernst Benn; London, 1950. (Рус. пер.: Брукс С. Климаты прошлого. — М.: Изд-во иностр. лит., 1952. -357 с.)

150. Callender G.S. The artificial production dioxide and its influence on temperature // Quart. J. Roy. Met. Soc. 1938. - V. 64, No. 27. - P. 223-240.

151. Climate Change. The IPCC Scietific Assessement 1990: Climate Change 1992. Ed. J.T. Hougton et al. Cambridge Univ. Press, 1992.

152. Climate Change. The IPCC Second Assessement Climate Change 1995. -Cambridge Univ. Press, 1995. WMO-UNEP.

153. Emanuel W.R., Shugart H.H., Stevenson M.P. Climatic Change and the Broad-Scale Distribution of Terrestrial Ecosystem Complexes // Climatic Change. 1985. - № 7. - P. 29-43.

154. Humphreys W.J. Volcanic dust and other factors in the production of climatic changes and their possible relation to ice age // J. Franklin Inst. -1913.-V. 176.-131 p.

155. Humphreys W.J. Physics of the air. 2nd ed. N.Y.: McGraw Hill Book Сотр., 1929.-654 p.

156. Landsberg H.E. The climate of towns // Man's role in changing the face of the Earth. Chicago: Univ. of Chicago Press, 1956. P. 584-606.

157. Landsberg H.E. Man made climatic changes // Science. - 1970. - V. 170. -P. 1264-1265.

158. Leemans Rik. Modelling for species and habitats: new opportunities for problem solving // The Science of the Total Environment. — 1999. — V. 240. — P. 51-73.

159. Manabe S., Wetherald R.T. Thermal equilibrium of the atmosphere with a given distribution of relative humidity // J. Atmosph. Sci. 1967. — V. 24. — H. 241-259.

160. Milankovich M. Theorie mathematque des phenomenes thermiques produits la radiation solaire. Paris, 1920. - 339 p.

161. Milankovich М. Kanon der Erdbestrahlung und seine Anwendung am Eiszeitproblem // Royal Serbian Academy. 1941. — V. 133.- 633 p.

162. Plass G.N. The carbon dioxide theory of climatic change // Tellus. 1956. -V. 8, №2.-P. 140-154.

163. Prentice I.C., Cramer W., Harrison S.P. et al. A Global Biome Model Based on Plant Physiology and Dominance, Soil Properties and Climate // J. of Biogeography. 1991. -№ 6.

164. Prospects for Future Climate / Working Group VIII of US/USSR Agreement on Environmental Protection / M.I. Budyko, Yu.A. Izrael, M. McCraken, A. Hecht (Eds.). Florida: Lewie Publisners, Inc., Boca Ration, 1990.

165. Ramsay W. Orogenesis und Klima. Ofversigt of FinskaVetensk // Soc. Forh. 1910.-V. 52A, № 11.

166. Sarasin P., Sarasin F. La temperature de la period glasiare // Verhadl. Naturforsch. Ges. -Basel, 1901. -Bd. 13. S. 603-615.

167. Tyndall I. On the absorption and radiation of heat by gases and vapours and on the physical connection of radiation absorphion and conduction // Philosophical Magazine.- 1861.- V. 22, № 144.-P. 167-194; 273-285.