Экологическое зонирование территории городского лесного массива с использованием ГИС (на примере г. Королева)

ЭКОЛОГИЯ

5. Постановление Правительства Санкт-Петербурга №1641 от 4 октября 2004 г. «О размере и порядке оплаты средств, составляющих восстановительную стоимость зеленых насаждений и других объектов благоустройства, находящихся на территории парков, садов, скверов, бульваров, детских и спортивных площадок в Санкт-Петербурге».

6. Рысин, С.Л. Изучение и оценка рекреационного потенциала лесопарковых ландшафтов как составная часть их экологического мониторинга / С.Л. Рысин, Н.В. Шаповалова // В кн. «Мониторинг состояния лесных и городских

экосистем»: Монография. - М.: МГУЛ, 2004. -С. 15-39.

7. Федорова, Н.Б. Зеленые насаждения Санкт-Петербурга и мониторинг их состояния / Н.Б. Федорова // Вестник МГУЛ - Лесной вестник. - 2009. - № 5.

- С. 202-206.

8. Чернышенко, О.В. Поглотительная способность и газоустойчивость древесных растений в условиях города / О.В. Чернышенко. - М.: МГУЛ, 2001. - 119 с.

9. Экологический мониторинг зеленых насаждений в крупном городе. Методы исследований: практическое пособие / В.С. Николаевский, Х.Г. Якубов.

- М.: МГУЛ, 2008. - 67 с.

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ЗОНИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ ГОРОДСКОГО ЛЕСНОГО МАССИВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИС

А.А. ЛИХАЧЕВ, асп. каф. экологии и защиты леса МГУЛ

Королев - наукоград Московской области с населением 175 тысяч человек. Территория города составляет около 51,95 км2 и включает, кроме ареалов застройки, территории с естественной растительностью. С юга город граничит с национальным парком «Лосиный остров», а на севере протекает р. Клязьма. Таким образом, большая часть площади располагается между двумя крупными природными системами.

Специфика городских лесов обусловливается их превалирующей рекреационной функцией, с одной стороны, и особой экологической значимостью - с другой. Соблюсти баланс двух этих составляющих - непростая задача. Очевидно, что городские леса - это, прежде всего, рекреационные территории, и полностью исключить их посещение горожанами - задача невыполнимая. Сама двойственность функций городских лесов предполагает дифференцированный подход к их использованию и охране, который требует проведения зонирования лесных территорий в соответствии со спецификой составляющих их природно-территориальных комплексов, их нарушенностью, а также потребностями горожан в отдыхе [5].

В целях поддержания устойчивости природного каркаса в 2000-х гг. в админис-

al-liha4eff@yandex.ru

трации города был поставлен вопрос о формировании сети особо охраняемых природных территорий (ООПТ) местного значения. Эта сеть должна включить наиболее ценные участки сохранившихся природных экосистем. Основную часть площадей ООПТ составят лесные ландшафты. Крупнейшая ООПТ (около 29 га) будет создана на территории лесного участка «45 квартал». Лесной массив «45 квартал» расположен в западной части города, имеет треугольную форму. В течение 2008-2010 гг. проведено комплексное изучение всех проектируемых ООПТ. В пределах 7 проектируемых ООПТ составлено более 125 геоботанических описаний, заложены пробные площади для мониторинга многолетней динамики растительного покрова [6].

В целях зонирования природного каркаса города необходимо выделение полноценных лесных сообществ, которые образуют ядро городских лесных экосистем. Ранее при выделении ядер природных территорий в городах авторы опирались на ландшафтный подход [4], показатели природоохранной ценности отдельных выделов и, исходя из сохранности территории, которая определялась, как правило, удаленностью от жилых массивов, то есть по принципу уменьшения рекреационного воздействия. Определение границ ядра

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2011

151

ЭКОЛОГИЯ

Рис. 1. Жизнеспособность древостоев в границах лесного участка «45 квартал»

Рис. 2. Структурное разнообразие лесных биогеоценозов в границах лесного участка «45 квартал»

152

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2011

ЭКОЛОГИЯ

Рис. 3. Положение экологического ядра лесного участка «45 квартал»

экосистемы при таком подходе иногда весьма условно и не всегда учитывает внутренние закономерности природной системы. Так, в планировании национальных парков используется 3 типа ядер [9]: концентрический, или моноцентрический (когда заповедное ядро парка занимает один компактный участок, расположенный в центральной части), линейный (характерен для ООПТ, территория которых вытянута вдоль водного объекта), полицентрический (ему соответствуют НП, расположенные в районах старого освоения и не имеющие значительных по размеру и цельных массивов природных ландшафтов). При этом методика выделения ядер ООПТ локального масштаба практически не разработана. В данной работе предлагается попытка объективизации выделения ядра экосистемы посредством ГИС.

Цели и задачи исследования

Целью работы является проведение эколого-функционального зонирования эле-

ментов экологической сети посредством ГИС.

Для достижения поставленной цели поставлен ряд задач:

1. Исследовать особенности структуры городских лесных экосистем.

2. Создать общий алгоритм выделения ядра природной территории для городских лесных экосистем города Королев.

3. Провести функционально-экологическое зонирование участка леса с использованием ГИС (на примере лесного участка «45 квартал»).

Методика исследования

При решении поставленных задач нами использовались методы полевых геоботанических исследований, стационарного лесоэкологического мониторинга [1], геоинформационный с применением программных средств Surfer, Corel Draw, Microsoft Excel.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2011

153

ЭКОЛОГИЯ

В летний период производится геоботаническое обследование лесных массивов с выделением и картированием растительных ценозов на всей площади лесного массива, включающее все ярусы растительности [8].

Затем выбираются характерные ценозы так, чтобы обеспечить послойно-ландшафтную выборку для закладки пробных площадей для проведения лесоэкологического мониторинга. Программа последнего включает оценку жизнеспособности лесного фитоценоза по лесопатологическим критериям (соотношение деревьев по породам, по ступеням толщины и категориям состояния с учетом пораженнос-ти болезнями и поврежденности вредителями) и степени рекреационной нарушенности по структуре видового состава травяно-кус-тарничкового яруса, а также исследование структурного разнообразия элементов лесного биогеоценоза [1]. На основе результатов наблюдений на пробных площадях рассчитываются интегральные индикаторные показатели

- индекс жизнеспособности древостоя [7] и индекс структурного разнообразия [2].

Организация исходных данных на уровне растительных сообществ и их непосредственный перенос на картографическую основу дают возможность увидеть дискретное географические распределение лесоэкологических показателей. Однако в полной мере возможности геоинформационного подхода в лесоэкологических исследованиях открываются при переходе от дискретных к непрерывным географическим распределениям. В основе такого подхода лежит интерполяция

- прогнозирование значений с помощью определенным образом подобранных функций, зависящих от значения признака в опорных точках. Вид этих функций может быть разным и должен быть определен исходя из сущности интерполированного показателя. Принципы географической интерполяции позволяют продолжать выявленные закономерности (связи, тенденции развития) в будущее время, на неизвестную территорию, на неизученный объект, что особенно важно для географического прогноза и мониторинга [3].

Процедуры построения карт изолиний в программе Surfer требуют, чтобы дан-

ные были представлены в формате сеточного [GRD] файла. Для того чтобы получить сеточные файлы, мы сначала создали XYZ файлы данных в программе Microsoft Excel, где X,Y - координаты местности (определялись с помощью GPS), а Z - значение показателя для каждой конкретной точки. Сеточный файл накладывается на карту местности, и полученная карта отражает распределение значений на выбранной территории. Анализ такого распределения позволяет выявить новые закономерности.

Результаты исследований

Нами были построены картосхемы распределения индекса структурного разнообразия и индекса состояния лесного фитоценоза для лесного массива «45 квартал».

Изолинии индекса состояния лесного древостоя - линии одинаковых значений степени сохранности лесной среды. При этом для лесного массива «45 квартал» выявляется тенденция к неравномерности такого распределения с максимумом значений (более 8) на юге и юго-западе территории (рис.1). При этом распределение достаточно равномерно. По показателям индекса состояния лесного древостоя около половины территории всего лесного массива занято контурами со значениями свыше 7,5. Они заняты наиболее полноценными лесными сообществами, которые могут составить ядро природной территории.

Изолинии - линии одинаковых значений индекса структурного разнообразия позволяют выявить закономерности (основные пространственные тренды) распределения видового богатства. На картосхеме видно, что максимальное видовое богатство (значения индекса более 1,8) характерно для западной и, частично, юго-восточной части территории (рис. 2). В целом распределение характеризуется как достаточно ровное - большая часть территории имеет значения индекса более 1,7. Чтобы дифференцировать территорию, была выделена площадь, занятая значениями индекса более 1,75. Она составляет примерно половину всего лесного участка и определяет наиболее ценные экосистемы, которые образуют экологическое ядро лесного массива.

154

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2011