Опыт геоботанического и экологического картографирования растительности




Дата канвертавання22.04.2016
Памер160.17 Kb.
ОПЫТ ГЕОБОТАНИЧЕСКОГО И ЭКОЛОГИЧЕСКОГО КАРТОГРАФИРОВАНИЯ РАСТИТЕЛЬНОСТИ (НА ПРИМЕРЕ ЛЕСОБОЛОТНОГО КОМПЛЕКСА ЕЛЬНЯ)
Д.Г. Груммо1, М.А. Ильючик2 Н.А. Зеленкевич1, О.В. Созинов3,
1Институт экспериментальной ботаники им.В.Ф.Купревича НАН Беларуси», Беларусь, г.Минск, zm.hrumo@gmail.com

3РУП «Белгослес», Беларусь, г.Минск

2Гродненский государственный университет им. Я.Купалы,

Беларусь, г.Гродно, ledum@list.ru

В 2006–2008 гг. было проведено детальное картирование растительности республиканского ландшафтного заказника «Ельня». Объект является важнейшим звеном в системе особо охраняемых природных территорий (ООПТ) Республики Беларусь. Целью создания ООПТ (1968 г.) было сохранение в естественном состоянии крупнейшего в Центральной Европе олиготрофного болотного массива Ельня и его характерной растительности. В последние годы высокая природная значимость этого объекта подтверждается на международном уровне: ООПТ имеет статус Рамсарского угодья (2002 г.), ключевой орнитологической (2000 г.) и ключевой ботанической (2005 г.) территорий международного значения. Общая площадь заказника составляет 25 301 га.

Составление карты растительности потребовало полевых исследований с использованием топографической карты, материалов лесоустройства (лесотаксационных и картографических), спектрозональных аэрофотоснимков и синтезированных космических снимков.

Для картографирования лесной растительности, окружающей болотный массив, исходными материалами служили планы лесонасаждений, планшеты и таксационные описания.

Рисунок растительного покрова непосредственно болотного массива, на который отсутствовали исходные картографические данные, создавался в результате полевого обследования. Для решения поставленных задач были подготовлены и использованы материалы космической съемки до (спутник Landsat 7ETM+, дата съемки 20.05.2000 г.; Terra/Aster, 8.05.2002 г.; Метеор-3М, 19.07.2002 г.) и после повреждения болотного массива пожарами (Метеор-3М, 1.06.2003 г.).

При обработке космических снимков выполнялись: радиометрическая, геометрическая и географическая коррекция космических снимков и синтезирование с использованием комбинации различных спектральных каналов, кадрирование. Полученные цифровые снимки были предварительно привязаны к топографической основе и уложены в географическую систему координат WGS–84.

Радиометрическая коррекция изображений, полученных со спутника Метеор-3М, выполнялась с помощью программного обеспечения Scan Viewer. Другие операции по предварительной обработке выполнены в программных пакетах Scan Magic. Для снимков, полученных с других спутниковых систем, первичная обработки выполнялась с использованием программного пакета ScanEx Image Processor.

В интерактивном режиме, используя методы дешифрирования, и сопоставляя материалы космической съемки до и после прохождения пожара, была составлена предварительная карта растительности. Тематическая обработка данных выполнялась с помощью программного комплекса Erdas Imagine на основе автоматизированных методов классификации изображений.

Полученная информация позволила наметить расположение точек для сбора геоботанических описаний с целью более точной интерпретации полученных классов. Для классов растительности, закономерности, распределения которых сложно интерпретировать однозначно, количество точек описаний было увеличено. Кроме того, было определено предварительное количество и расположение на участке наземных контрольных точек для геометрической коррекции цифровых снимков посредством геоспутниковой информации (GPS).

Анализ общего расположения выделенных точек на исследуемой территории позволил разработать оптимальный полевой маршрут. Всего было заложено около 260 опорных точек, из них 180 включают полные флористические списки всех ярусов сообществ, оценку проективного покрытия видов, метрические характеристики древесного яруса. Геоботанические описания выполняли по общепринятым методикам.

В камеральных условиях были составлены сводные таблицы геоботанических описаний с последующей сортировкой. Помимо флористического состава и структуры сообществ, большое внимание уделялось характеристике древесного яруса. Это было необходимо не только для типизации лесных сообществ, но и для отграничения их от сообществ лесных болот. Затем в постполевой период была создана единая геоинформационная (ГИС) система, включающая электронный фотоплан, топооснову, тематические карты и сопряженные с ними базы данных. При этом производилась увязка с отдельными векторными слоями Formap ГИС «Лесные ресурсы» с приведением их к общему масштабу в единой географической системе координат. Базы данных (в формате dbf) содержат геоботаническую характеристику контура, информацию о состоянии растительности (степени нарушенности в баллах), устойчивости к пожарам (в баллах), основных экологических функциях растительных сообществ, ведущих факторах антропогенного воздействия на растительность, редких и охраняемые видах растений и т.д. Анализ и оформление карт осуществляли в программе ArcView 3.2a.

В результате работ была составлена карта растительности в масштабе 1:100 000. В данном издании она представлена в уменьшенном варианте М 1:150 000 (рисунок 1). На карте показан современный растительный покров, который представляет собой динамическую систему, состоящую как из коренных, так и производных растительных сообществ, находящихся в разных стадиях восстановления или деградации.

При составлении легенды использовались единицы эколого-фитоценотической (доминантной) классификации, но наряду с ней для отражения на карте гетерогенной растительности болот в качестве единиц картирования выступают хорологические категории. Как объекты геоботанического картографирования микрокомбинации использовались под названием «комплексы».

Легенда карты растительности содержит 47 картируемых таксономических единиц. Высшие подразделения легенды соответствуют типам растительности: лесной и болотной. Самостоятельным разделом приводится типологически разнородная растительность на месте гарей и вырубок, условно названная «пустошной», а также вторичная мелколесная и кустарниковая растительность.

Лесной тип растительности подразделяется на классы формаций: хвойные, широколиственные, мелколиственные производные и лиственные коренные леса на болотах. Картируемые таксоны хвойных (в подавляющем большинстве сосновых) лесов на болотах рассматриваются как градации этих лесов, коренные лиственные леса на болотах выделены в отдельную таксономическую категорию высшего ранга. Это продиктовано стремлением сохранить единство формационной структуры лесной растительности. Лиственные леса на болотах – пушистоберезовые и черноольховые – образуют самостоятельные, сопряженные друг с другом формации, тогда как типы сосняков на болотах составляют часть эколого-фитоценотического ряда сосновых лесов. Подзаголовками следующего ранга для лесной растительности являются формации (сосновые, еловые, осиновые, черноольховые и т.д.). Далее в легенде проведено разделение лесной растительности по типологическим единицам, представляющие типы классификации лесов Беларуси. Всего в легенде карты представлено 34 картируемых единиц лесных сообществ, соответствующих типам или группам эколого-фитоценотически близких типов.

Фитоценотическое разнообразие болотной растительности отражено на карте и в легенде 8 картируемыми таксонами. Болота подразделяются на низинные (эвтрофные), переходные (мезотрофные и мезоолиготрофные) и верховые (олиготрофные). Неоднородная растительность переходных и верховых болот представлена в виде комплексов сообществ (кочковато-мочажинных, грядово-мочажинных, грядово-озерковых, кочковато-ковровых). В легенде к карте различные типы комплексов обозначены буквенными индексами при номере легенды (№ 36а, б; № 40 а,б; № 41 а,б...)

В легенде к карте пустошная растительность на месте гарей и вырубок, а также вторичная мелколесная и кустарниковая растительность, представлена 5 таксономическими подразделениями. Производные сообщества, в которых наиболее активны восстановительные процессы, обозначены буквенными индексами при основном номере легенды (№ 46а).



Дополнительными значками, показаны редкие и представляющие интерес, но некартируемые в данном масштабе, растительные сообщества.
ЛЕГЕНДА КАРТЫ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ЛЕСОБОЛОТНОГО

КОМПЛЕКСА «ЕЛЬНЯ» (ФРАГМЕНТ)1

ЛЕСНАЯ РАСТИТЕЛЬНОСТЬ

Хвойные леса

Сосновые (Pinus sylvestris) леса

5. Сосновые и пушистоберезово-сосновые травяно (Menyanthes trifoliata, Comarum palustre, Phragmites australis, Thelypteris palustris)-осоковые (Carex vesicaria, C. acutiformis, C.rostrata) на низинных болотах

6. Сосновые и пушистоберезово-сосновые осоково (Carex lasiocarpa, C.rostrata)-кустарничково (Ledum palustre, Chamaedaphne calyculata, Vaccinium uliginosum, Oxycoccus palustris)-сфагновые (Sphagnum fallax, S. magellanicum, S. angustifolium) на переходных болотах

7. Сосновые (Pinus sylvestris f. uliginosa + обычная форма) кустарничково (Ledum palustre, Chamaedaphne calyculata, Vaccinium uliginosum, V. myrtillus)-зеленомошно (Pleurozium schreberi, Dicranum polysetum)-сфагновые (Sphagnum angustifolium, S. magellanicum) на верховых болотах

8. Сосновые (Pinus sylvestris f. litwinowii) пушицево (Eriophorum vaginatum)-кустарничково (Ledum palustre, Chamaedaphne calyculata, Andromeda polifolia, Empetrum nigrum, Oxycoccus palustris)-сфагновые (Sphagnum magellanicum, S. angustifolium, S. fuscum) на верховых болотах

Еловые (Picea abies)

15. Еловые осоково (Carex acuta, C. nigra, C.rostrata, C. elongate, C.lepidocarpa)-травяно (Menyanthes trifoliata, Equisetum sylvaticum)-сфагновые (Sphagnum girgensohnii, S.acutifolium, S.wulfianum, S. centrale, S.palustre) на низинных болотах

Лиственные коренные леса на болотах

Пушистоберезовые (Betula pubescens) леса

30. Пушистоберезовые разнотравно (Filipendula ulmaria, Galium palustre, Thelypteris palustris, Menyanthes trifoliata, Caltha palustris, Phragmites australis, Calla palustris)-осоковые (Carex diandra, C. elongata, C. nigra, C. vesicaria) на низинных болотах

31. Пушистоберезовые и сосново-пушистоберезовые осоково (Carex lasiocarpa, C. diandra, C. appropinquata, C. nigra)-травяно (Menyanthes trifoliata, Comarum palustre, Calamagrostis canescens)-сфагновые (Sphagnum fallax, S. centrale, S.riparium, S.obtusum, S. magellanicum) на переходных болотах

Черноольховые (Alnus glutinosa) леса

32. Черноольховые и елово-широколиственно-черноольховые крапивные (Urtica dioica) в сочетании с кисличными (Oxalis acetosella) и снытевыми (Aegopodium podagraria)2

33. Черноольховые папоротниковые (Athyrium filix-femina, Dryopteris carthusiana) в сочетании с таволговыми (Filipendula ulmaria) на низинных болотах

34. Черноольховые и пушистоберезово (Betula pubescens)-черноольховые болотнопапоротниковые (Thelypteris palustris) в сочетании с травяно (Menyanthes trifoliata, Calla palustris, Lysimachia vulgaris, Iris pseudacorus)-осоковыми (Carex elongata, С. cinerea, C. vesicaria, C.rostrata) на низинных болотах

БОЛОТНАЯ РАСТИТЕЛЬНОСТЬ

Низинные (эвтрофные)

  1. Болотнотравяные (Comarum palustre, Сalla palustris, Iris pseudacorus, Equisetum fluviatile) и травяно-осоковые (Carex rostrata, C. vesicaria)

Переходные (мезоолиготрофные и мезотрофные) болота

  1. Комплекс кочек и понижений:

36а кустарничково (Chamaedaphne calyculata, Andromeda polifolia)-сфагновые (Sphagnum magellanicum, S.angustifolium, S.fuscum) кочки; осоково (Carex lasiocarpa, C.rostrata)-пушицево (Eriophorum vaginatum, E. polystachyon)-вахтово (Menyanthes trifoliata)-сфагновые (Sphagnum fallax, S.angustifolium, Sphagnum magellanicum) межкочья;

36б кустарничково (Chamaedaphne calyculata, Andromeda polifolia)-гипново (Polytrichum strictum, Aulacomnium palustre)-сфагновые (Sphagnum magellanicum, S.angustifolium, S.fuscum, S.rubellum) с редкой Pinus sylvestris и Betula pubescens кочки; тростниково (Phragmites australis)-сфагновые (Sphagnum fallax, S.angustifolium, Sphagnum magellanicum) межкочья

  1. Шейхцериево-сфагновые и сфагновые переходные топи (Carex lasiocarpa, C. rostrata, C.limosa, Eriophorum vaginatum, E. polystachyon, Scheuchzeria palustris, Menyanthes trifoliata, Sphagnum cuspidatum, S.majus, S. fallax, S. flexuosum, S.papillosum, S.obtusum)

Верховые (олиготрофные) болота

  1. Сосново (Pinus sylvestris f. litwinowii, f.willkommii)-пушицево (Eriophorum vaginatum)-сфагновые (Sphagnum angustifolium, S.magellanicum, S. fuscum)

  2. Кочковато-ковровый комплекс: кустарничково (Chamaedaphne calyculata, Calluna vulgaris)-сфагновые (Sphagnum magellanicum, S.angustifolium, S.fuscum, S.rubellum) кочки; пушицево (Eriophorum vaginatum)-подбелово (Andromeda polifolia)-сфагновые (Sphagnum angustifolium, S. balticum, S. cuspidatum) ковры

  3. Кочковато-мочажинный комплекс:

40а кустарничково (Chamaedaphne calyculata, Calluna vulgaris, Empetrum nigrum)-сфагновые кочки (Sphagnum magellanicum, S.angustifolium, S. fuscum); пушицево (Eriophorum vaginatum)- и травяно (Scheuchzeria palustris, Carex limosa, Rhynchospora alba)-сфагновые мочажины (Sphagnum balticum, S. cuspidatum, S. majus)

40б кустарничково (Calluna vulgaris, Empetrum nigrum)-сфагновые (Sphagnum fuscum, S. magellanicum, S.angustifolium) кочки с редкой сосной (Pinus sylvestris f. litwinowii, f.willkommii); мелкие пушицево (Eriophorum vaginatum)-сфагновые (Sphagnum angustifolium, S. balticum, S. cuspidatum) мочажины нередко с выраженными регрессивными явлениями

  1. Грядово-мочажинный и грядово-мочажинно-озерковый комплексы

41а пушицево (Eriophorum vaginatum)-сфагновые (Sphagnum angustifolium, S.magellanicum, S. fuscum) с разреженным пологом сосны (Pinus sylvestris f. litwinowii, f.willkommii, f. pumila) гряды; мелкие пушицево (Eriophorum vaginatum)-сфагновые (Sphagnum balticum, S. cuspidatum) мочажины

41б пушицево (Eriophorum vaginatum)-кустарничково (Calluna vulgaris, Empetrum nigrum)-сфагновые (с преобладанием Sphagnum fuscum) с разреженным пологом сосны (Pinus sylvestris f. litwinowii, f.willkommii, f. pumila) гряды; травяно (Scheuchzeria palustris, Carex limosa, Rhynchospora alba)-сфагновые (Sphagnum cuspidatum, S. balticum, S. majus) мочажины в сочетании с озерками с открытой водной поверхностью или затягивающимися сфагновыми мхами (Sphagnum cuspidatum, S. majus)

41в пушицево (Eriophorum vaginatum)-сфагновые (Sphagnum fuscum, Sphagnum angustifolium, S.magellanicum) с редкой сосной (Pinus sylvestris f. litwinowii, f.willkommii) гряды-«островки»; сильно развитые травяно (Scheuchzeria palustris, Carex limosa, Rhynchospora alba)-сфагновые (Sphagnum cuspidatum, S. balticum, S. majus) мочажины в сочетании с озерками с открытой водной поверхностью или затягивающимися сфагновыми мхами (Sphagnum cuspidatum, S. majus)

41г пушицево (Eriophorum vaginatum)-кустарничково (Chamaedaphne calyculata, Calluna vulgaris, Empetrum nigrum)-сфагновые (с преобладанием Sphagnum angustifolium, S.magellanicum) иногда с разреженным пологом сосны (Pinus sylvestris f.willkommii, f. litwinowii) гряды; травяно (Scheuchzeria palustris, Carex limosa, Rhynchospora alba)-сфагновые (Sphagnum cuspidatum, S. balticum, S. majus) мочажины

  1. Регрессивный комплекс: кустарничково (Calluna vulgaris, Empetrum nigrum)-сфагновые (Sphagnum fuscum, S.rubellum) с редкой Pinus sylvestris f. litwinowii и пятнами лишайников гряды; юнгерманиевые (Cladopodiella fluitans, Сephalozia fluitans, Mylia anomala) в сочетании с деградированными сфагновыми (Sphagnum cuspidatum, S. balticum) мочажинами и с денудированными пятнами торфа

ПУСТОШНАЯ РАСТИТЕЛЬНОСТЬ

  1. Кустарничково (Calluna vulgaris, Vaccinium uliginosum)-политриховая (Polytrichum strictum) нередко с обильной порослью сосны (Pinus sylvestris) и лиственных пород (Betula pubescens, B. pendula, Populus tremula)

46а То же в фазе активной демутационной динамики, сопровождаемой сокращением участия в составе вторичных сообществ лиственных пород деревьев (Betula pubescens, B. pendula, Populus tremula), развитием болотных форм сосны (Pinus sylvestris f.litwinowii, f.willkommii), активным внедрением в моховой ярус сфагновых мхов (Sphagnum magellanicum, S. angustifolium, S. cuspidatum и др.) и кустарничков вересковых (Andromeda polifolia, Chamaedaphne calyculata, Ledum palustre и др.).
Вместе с тем в наших исследованиях, мы не ограничивались созданием только карты актуальной растительности. Важнейшим этапом работ была необходимость «конвертировать» содержимое геоботанической карты в серию прикладных тематических карт. Стоит признать, что мы не являемся пионерами этого направления. Здесь стоит отметить значительные наработки в области экологического картографирования российских коллег [?], которые были для нас в какой-то степени ориентирами при выполнении подобных исследований.

На основе карты актуальной растительности и сопряженной с нею базы данных создавались следующие прикладные карты.



    1. Карта факторов антропогенного воздействия на растительность показывает действие (одного-двух) наиболее значимых факторов на каждый выдел растительности: сплошные и выборочные рубки последних лет, пожары, сенокошение и выпас, подтопление и т.д.

    2. Карта современного состояния растительности отражает два процесса – деструкцию растительности под воздействием антропогенных факторов, и восстановительные процессы, развивающиеся после этих воздействий. Выделены 4 градации: слабо-, средне-, сильнонарушенная и полностью уничтоженная растительность.

    3. Карты устойчивости растительности:

(3а) к пожарам – разработана на основе стандартной лесохозяйственной шкалы пожарной опасности.

(3б) к рекреационному воздействию составлена на основе основе существующих предельно допустимых нагрузок на лесную [&] и болотную [&] растительность по 4-бальной шкале: 1 – очень неустойчивая (<1000 чел.-ч/гагод), 2 – неустойчивая (1000–2000 чел.-ч/гагод), 3 – среднеустойчивая (2001–5000 чел.-ч/гагод), 4 – наиболее устойчивая (>5000 чел.-ч/гагод).

4 Карта особо ценных растительных сообществ. На ней отражены: 1) редко встречающиеся лесные сообщества; 2) природные эталоны, наименее измененные хозяйством антропогенно-природные леса; 3) хозяйственные естественные и искусственно созданные леса местных лесообразователей высокой продуктивности и целевого соответствия; 4) лесные фитоценозы на болотах, вокруг озер, у истоков рек; 5) редкие комплексные болотные сообщества; 6) фитоценозы с редко встречающимися видами растений; 7) ресурсоведческие участки; 8) опытные объекты.

При этом следует заметить, что мы отчетливо осознаем некоторую условность принятую нами при выделении особо ценных объектов. С одной стороны, это связано со слабой проработанностью вопросов выделения и охраны редких ценотаксонов естественного растительного покрова в отечественной фитоценологии3, а с другой стороны, катастрофическое состояние природных экосистем заказника заставляет с более пристальным вниманием взглянуть на сохранившиеся объекты растительного мира с целью обеспечить для них более эффективный режим охраны и эксплуатации.

5. Карта оценки местообитаний с точки зрения поддержания биологического и ландшафтного разнообразия построена на основе выделения таксонов, охраняемых в соответствии с Директивой Евросоюза по местообитаниям («EEC Habitate Directive»).


  1. Карта флористического разнообразия составлена на основе ранжирования простейшего показателя видового богатства – количество видов в геоботаническом описании (α-разнообразие), содержит 4 категории: крайне низкий (<10 видов на 100 м2), низкий (10–25 видов), средний (26–40 видов), высокий (>40 видов).

  2. Карта экологических функций растительности отражает средообразующий и ландшафтно-защитный потенциал растительности.

  3. Серия карт растительных ресурсов включает:

(8а) карту общих запасов стволовой древесины лесов;

(8б) карту урожайности ягод клюквы;

(8в) карту запасов багульника


  1. Карта направленности современных процессов в экосистемах заказника отражает процессы изменения экологических условий, индицируемых по характеру сукцессии растительности.

Карта растительности послужила основой для оценки масштабов ущерба для природной растительности и экономики региона от действия пожаров, которые в 2002 году огненной волной уничтожили большую часть естественных экосистем заказника. Для этих целей:

    • произведена увязка материалов с отдельными векторными слоями Formap ГИС «Лесные ресурсы» с приведением их к общему масштабу в единой географической системе координат (рисунок 2);

    • подключены к увязанным векторным картам таблицы атрибутивной информации в формате dbf, содержащих информацию о растительности каждого поврежденного лесного выдела (состав древостоя, возраст, запас древесины, ягод и лекарственного сырья, места произрастания редких и охраняемые видах растений и т.д.);

    • составлены электронной ведомости поврежденных участков.

Результаты исследований (табл. 4.6, рис. 4.8, 4.9), позволили установить, что в результате действия пожаров в той или иной степени пострадало 13 145 га (52.0 % территории тестового полигона):

В результате действия пожаров погибло или сильно повреждено – 2.36 тыс. га лесных насаждений (28.0% лесопокрытой территории). Площадь погибших от пожаров спелых и перестойных лесов составила 525.6 га (34.8% от общей площади высоковозрастных насаждений), погибших высокопродуктивных древостоев – 339.8 га (10.1%); запас древесины в погибших лесных насаждениях составил 234.0 тыс. м3 (21.8%), в т.ч. в спелых и перестойных – 92.6 тыс. м3 (45.7 %).

Огнем уничтожено 121.4 га особо ценных участков заказника (редко встречающиеся растительные сообщества, природные эталоны, биогеоценозы с охраняемыми видами растений и др.).

Пожалуй, самый существенный урон пожар нанес недревесным ресурсам растительности заказника (ягодники, лекарственное сырье). Ягодоносная площадь сократилась на 1383.3 га (69.5% от площади в период, предшествующий пожару), в т.ч. клюквы – 1308.7 га (74.6%), черники – 71.2 га (34.5%), голубики – 3.4 га (18.9%). Среднегодовой биологический запас основного ресурсного объекта – ягод клюквы – снизился на 256.6 т (72.9%), а эксплуатационный – на 89 т (71.1%). Ежегодная стоимость ущерба только от снижения урожая клюквы (реально доступного) по самым минимальным оценкам составляет 100–250 млн. рублей.


10

28

29

23

10

11

13

17

34

17

43

10

10

Рисунок Карта растительности ландшафтного заказника «Ельня»




1



1Приводятся картируемые таксоны, относящиеся к растительности болот.

2Следует обратить внимание, что черноольховые леса относятся разными авторами к различным типам растительности: к широколиственным лесам [Растительный покров…, 1956. Растительность… 1980], мелколиственным лесам [?], лесным формациям низинных болот [Яковлев, 1973; Сарычев 1998] и др. Многие авторы указывают, что черная ольха выступает как коренная древесная порода, но также способна формировать и производные фитоценозы. Поскольку мы руководствовались лесотипологической концепцией В.С. Гельтмана [1982], данный картируемый таксон отнесен нами (в большей степени условно) к лиственным болотным лесам.

3Красноречивый факт: Беларусь до сих пор не имеет национальной «Зеленой книги» (сводки, включающей редкие и исчезающие таксоны растительного мира) и даже методики ее составления.


База данных защищена авторским правом ©shkola.of.by 2016
звярнуцца да адміністрацыі

    Галоўная старонка