Методика восстановления ареалов исходной (коренной) растительности, выявления оптимальных мест произрастания лесообразующих пород (на примере Приморского края)

УДК

МЕТОДИКА ВОССТАНОВЛЕНИЯ АРЕАЛОВ ИСХОДНОЙ

Петропавловский Б.С.

Petropavlovsky B.S.

Рассмотрена методика восстановления исходной (коренной) растительности, которая может быть использована для определения оптимальных мест произрастания лесообразующих пород на примере Приморского края.

The method of recovery of the original (indigenous) vegetation, which can be used to determine the optimal place of forest species for example, Primorye territory.

Ключевые слова: экология, ареал, оптимальные условия произрастания, толерантность вида, экологический оптимум растений, Приморский край

Key words: ecology, area, optimal growing conditions, tolerance of species, ecological optimum of plants, Primorye territory

Математико-картографическое моделирование биологических объектов и методы картографирования растительности имеют большое значение для задач изучения динамики лесной растительности [1], экологии лесообразующих видов, типов леса [2], составления карт современного распространения и восстановления ареалов таксонов как растительных сообществ разного иерархического уровня, так и конкретных видов [4].

Уникальная лесная растительность Приморского края заметно деградирует в связи с промышленными практически неуправляемыми рубками и губительными лесными пожарами. В связи с этим приобретают особое значение переход на рациональное, разумное использование лесных ресурсов с неистощимым лесопользованием, а также восстановление и реконструкция лесов с целью повышения их сырьевых, биосферных (экологических) и социальных функций. Все это должно основываться на изучении лесообразовательного процесса, важнейшими задачами которого должно стать выявление закономерностей распространения и экологии наиболее распространенных лесообразующих видов и восстановление их былых ареалов.

Для сохранения таких уникальных лесных формаций, как кедрово-широколиственных лесов с исключительно высоким уровнем биологического разнообразия крайне необходимо обеспечить восстановление этих лесов в пределах всего ареала. Но для этого необходимо разработать методы восстановления былого ареала лесной формации и составление экологических паспортов по основным лесообразующим видам этих лесов, что необходимо для проведения посадок или производства лесных культур, позволяющих определить зоны экологической комфортности (а, следовательно, и

устойчивости) конкретного вида в районах проведения искусственных посадок основных лесообразователей. Методы составления экологических паспортов опубликованы [4]. Здесь отражена методика картографического восстановления былого ареала на примере кедра корейского.

Материалы и методы. Для составления картосхем распространения преобладающих видов использованы массовые материалы лесоустройств. Здесь отражен опыт сбора лесоустроительной информации для подобных задач и создания карты лесов Приморья [3].

В базу данных вошла информация по 31 бывшим лесхозам, всех лесных заповедников и других категорий земель: картосхемы лесной растительности (планы лесонасаждений лесничеств лесхозов или заповедников) и лесотаксационные описания. На картосхемы наносилась регулярная сеть с ячейкой элементарных трапеций («квадратов»), образованных пересечениями широт и меридианов через 2,5'. В переводе на реальную поверхность земли такая фигура, близкая к квадрату, занимает площадь примерно 5 х 5 км.

Этот шаг съема информации позволяет выявить основные особенности состояния и распространения лесной растительности на уровне преобладающих лесообразующих видов. Из лесотаксационных описаний выбирались выделы, попадавшие на точки регулярной сетки. На лесную растительность Приморского края приходится 7065 точек (или ячеек) регулярной сетки. Информация заносилась в электронную базу данных. По каждой точке сбора отмечалось присутствие доминирующего, преобладающего лесообразующего вида.

С топографических карт крупного масштаба снимались в этих же точках высота над уровнем моря, экспозиция склона и крутизна склона. Информация по факторам среды собиралась с помощью соответствующих карт: почвенной, геоморфологической, картосхем климатических показателей. Из последних в базу данных вошли: сумма активных температур - свыше 10°, или САТ; показатель увлажнения территории, характеризуемый гидротермическим коэффициентом (ГТК) Селянинова, осадки годовые в мм; температура воздуха в январе; температура воздуха в июле.

С помощью специальных картографических программ составлены ЭВМ-картосхемы распространения преобладающих лесообразующих видов. Все процедуры выполнялись с помощью геоинформационной системы с элементами моделирования. Методика основана на использовании коэффициентов наиболее специфичных отношений или классификационных критериев [5, 6]. Она включает несколько этапов:

1. Определяются на основе использования информационной статистики наиболее экологически значимые факторы среды, в наибольшей мере определяющие распространение изучаемых растительных таксонов с помощью односторонних мер К [4].

2. По каждому экологически значимому (ведущему) фактору среды и анализируемому таксону составляется таблица (матрица) совместных частот; наиболее удобно, когда по строчкам - градации фактора среды (например,

сумма эффективных температур), а в колонках - таксоны растительности (в нашем случае - лесообразующие породы).

3. В итоговой строке проставляются частоты по всем градациям фактора среды, естественно, что сумма должна совпадать с количеством встреч данного таксона в обшей базе данных.

4. В ячейках (клетках) таблицы проставляются условные вероятности встреч, для чего конкретная частота встреч данной градации фактора среды и конкретного таксона делится на итоговую сумму частот в последней строке таблицы. В этой итоговой строке также определяются вероятности встреч. В отличие от таковых в других строках градаций фактора среды эти вероятности называются априорными.

5. Производится определение наиболее характерных сочетаний градаций факторов среды и конкретного вида. В том случае, когда условная вероятность (в клетках таблицы) выше значения априорной вероятности (в клетках итоговой строки) проставляется символ «1». Остальные случаи менее характерны и типичны. Таким образом, можно определить даже по таблице наиболее оптимальные условия произрастания конкретного лесного таксона (вида, типа леса и др.) по фактору среды. Сгустки «1» обозначают оптимальные условия, а весь диапазон градаций фактора среды, включая и область оптимума, толерантность или экологическую терпимость таксона.

6. Для определения вероятности произрастания того или иного таксона в каждой ячейки регулярной сетки производится сопоставление данных по всем анализируемым факторам среды. Для этого в каждом случае составляется другая таблица наподобие первой, но по строкам уже не частоты совместных встреч градации одного фактора среды и конкретного таксона, а все включенные в аппроксимацию факторы среды. В каждой строке соответствующий фактор со значением конкретной градацией (часто это определенные значения, взятые по шкале соответствующей легенды карты фактора среды). В клетках таблицы проставляются значения индексов - «1» или прочерков.

7. Проводится суммирование всех «1» по всем колонкам - таксонам. Максимальная сумма определяет наиболее вероятный таксон, максимально соответствующий сочетанию градаций всех анализируемых факторов среды и данного таксона.

На рисунке такой таксон (вид, экосистема) маркируется как точка, или путем «заливки» конкретной ячейки регулярной сетки, или с помощью прочих обозначений, что используется при математико-картографическом моделировании, в частности, при восстановлении исходной растительности, наиболее экологически соответствующей конкретному сочетанию анализируемых факторов среды. Картосхемы современного распространения сосны корейской кедровой и восстановленного ареала этого вида в Приморском крае на основании моделирования по 10 факторам среды отражены на рис. 1. и 2.

В совокупности картосхемы восстановленной лесной растительности достоверно отражают ареалы исходной растительности до активного влияния человека. Сопоставление исходной и современной растительности позволяет выявить основные динамические процессы, связанные с антропогенным воздействием.

Рисунок 1- Современное Рисунок 2 - Восстановленное

распространение сосны корейской распространение сосны корейской кедровой кедровой

Данный метод [5] может быть использован для широкого класса задач, в частности, для задач палеоботаники и палеогеографии, реконструкции исходной растительности по заданным параметрам факторов среды, для прогноза возможных изменений растительности при различных сценариях изменения экологических условий (комбинации тепло и влагообеспеченности), при выборе районов для производства лесных культур - лесных посадок и реконструкции современной лесной растительности, для оценки состояния экологической устойчивости лесной растительности.

Список использованных источников

1. Петропавловский Б.С., Чавтур Н.А., Дочевая Н.В. Динамика растительности юга Дальнего Востока. Сб. науч. тр., Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1985. С.44-51.

2. Петропавловский Б.С. Экологические особенности лесообразующих пород Приморского края // Комаровские чтения. Вып. 41. Владивосток: Дальнаука, 1993. С. 16-28.

3. Петропавловский Б.С. Карта лесов Приморья: преобладающие лесообразующие породы. Владивосток, ГУП ИПК, «Дальпресс», 2001.

4. ПетропавловскийБ.С., Леса Приморского края: (Эколого-географический анализ), Владивосток, Дальнаука, 2004. 317 с.

5. Семкин Б.И., Петропавловский Б.С. и др. О методе многомерного анализа соотношения растительности с экологическими факторами // Бот. ж. 1986. Т. 71, № 9. С. 1167-1981.