Пути реализации единой триады регионального мониторинга лесных экосистем на современном этапе глобального потепления

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Развиваются выдвинутые ранее автором программные положения по геосистемному мониторингу лесов в связи с современными изменениями климата. Стратегия поиска представлена в форме экспериментального геоэкологического анализа (на примере лесных экосистем Волжского бассейна), с реализацией полной триады мониторинга состояние–контроль–управление, согласно концепции Израэля–Герасимова. Рассмотрены теоретические и научно-методические основы геосистемного мониторинга, приведены разработанные автором методы базового и прогнозного эмпирико-статистического моделирования функциональных и структурных характеристик лесных биогеоценозов. Комплексный ландшафтно-экологический подход к мониторингу представлен анализом и прогнозом климатогенных изменений трех групп инвариантных показателей структурно-функциональной организации лесных биогеосистем: 1) численных параметров, характеризующих тесноту межкомпонентных связей (как показателя территориальной целостности гео(эко-)системы); 2) первичной биопродуктивности как основного показателя работы биологического круговорота; 3) индекса лабильной (фитоценотической) устойчивости гео(эко-)систем как интегральных показателей их экологического резерва. Представлен рабочий алгоритм геосистемного мониторинга лесов, в котором изложена последовательная смена стадий наблюдения, прогноза и регуляции с выявлением эффектов митигации и адаптации по углеродным балансам лесных экосистем.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Э. Г. Коломыц

Институт фундаментальных проблем биологии

Автор, ответственный за переписку.
Email: egk2000@mail.ru

Пущинский научный центр Российской академии наук

Россия, Пущино

Список литературы

  1. Албриттон Д.Л., Баркер Т., Башмаков И. и др. Изменение климата. 2001 г. Обобщенный доклад МГЭИК / Ред. Р.Т. Уотсон. Женева: World Meteorological Organization, 2003. 220 с.
  2. Андреев В.Л. Классификационные построения в экологии и систематике. М.: Наука, 1980. 142 с.
  3. Арманд А.Д. Критические состояния экосистем // Экосистемы в критических состояниях. М.: Наука, 1989. С. 23–41.
  4. Барталев С.А., Исаев А.С. Современные возможности спутникового мониторинга динамики лесных бореальных экосистем Северной Евразии // Антропогенная трансформация таежных экосистем Европы: экологические, ресурсные и хозяйственные аспекты / Ред. А.Д. Волков, А.Н. Громцев. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2004. С. 11–19.
  5. Высоцкий Г.Н. Избранные труды. М.: Сельхозгиз, 1960. 435 с.
  6. Герасимов И.П. Научные основы современного мониторинга окружающей среды // Изв. АН СССР. Серия геогр. 1975. № 3. С. 13–26.
  7. Герасимов И.П. Экологические проблемы в прошлой, настоящей и будущей географии Мира. М.: Наука, 1985. 247 с.
  8. Голубятников Л.Л., Мохов И.И., Денисенко Е.А., Тихонов В.А. Модельные оценки влияния изменений климата на растительный покров и сток углерода из атмосферы // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2005. Т. 41 (1). С. 25–35.
  9. Гордиенко Н.С. Современные тенденции изменений климата и биоты на Южном Урале // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 2017. Т. 28 (5). С. 87–99.
  10. Горшков В.Г. Физические и биологические основы устойчивости жизни. М.: ВИНИТИ, 1995. 470 с.
  11. Замолодчиков Д.Г., Грабовский В.И., Краев Г.Н. Динамика бюджета углерода лесов России за два последних десятилетия // Лесоведение. 2011. № 6. С. 16–28.
  12. Иванова Ю.Р., Скок Н.В. Сезонное развитие растительных сообществ в контексте изменяющихся погодных условий низкогорий Среднего Урала // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 2019. Т. 30 (1–2). С. 70–85.
  13. Израэль Ю.А. Глобальная система наблюдений. Прогноз и оценка изменений состояния окружающей природной среды. Основы мониторинга // Метеорология и гидрология. 1974. Вып. 7. С. 5–14.
  14. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. Изд. 2-е доп. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 560 с.
  15. Израэль Ю.А. Роль мониторинга в управлении экономикой; экологическое нормирование // Комплексный глобальный мониторинг состояния биосферы / Тр. III междунар. симпозиума. Т. 1. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. С. 31–38.
  16. Израэль Ю.А., Рябошапко А.Г. Геоинженерия климата: возможности реализации // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 2011. Т. XXIV. С. 11–22.
  17. Израэль Ю.А., Семенов С.М., Хачатуров М.А. Биоклиматологические аспекты комплексного глобального мониторинга // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Т. 15. Л.: Гидрометеоиздат, 1993. С. 8–20.
  18. Израэль Ю.А., Филиппова Л.М., Инсаров Г.Э. и др. Экологический мониторинг и регулирование состояния природной среды // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Т. 4. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. С. 6–19.
  19. Кобак К.И., Кондрашева Н.Ю., Турчинович И.Е. Влияние изменений климата на природную зональность и экосистемы России // Изменения климата и их последствия. СПб.: Наука, 2002. С. 205–210.
  20. Коломыц Э.Г. Поиск механизмов глобальных изменений природной среды в целях геосистемного мониторинга // Изв. РАН. Сер. географ. 2001. № 1. С. 28–32.
  21. Коломыц Э.Г. Локальные механизмы глобальных изменений природных экосистем. М.: Наука, 2008. 427 с.
  22. Коломыц Э.Г. Экспериментальная географическая экология. Записки географа-натуралиста. М.: КМК, 2018. 716 с.
  23. Коломыц Э.Г. Углеродный баланс и устойчивость лесных экосистем при глобальных изменениях климата. М.: Наука, 2020. 423 с.
  24. Коломыц Э.Г., Керженцев А.С., Шарая Л.С. Аналитические и картографические модели функциональной устойчивости лесных экосистем // Успехи соврем. биол. 2015. Т. 135 (1). С. 127–149.
  25. Котляков, В.М., Коломыц Э.Г., Шарая Л.С. Экологические ресурсы бореальных лесов в поглощении парниковых газов и в адаптации к глобальному потеплению (к Парижскому Соглашению по изменению климата // ДАН. 2023. Т. 511 (1). С. 124–129.
  26. Курбанов Э.Л., Лежнин С.А., Александрова Т.Л., Вазиуллина З.З. Оценка фитомассы молодняков сосны Вятско-Марийского вала по спутниковым снимкам // Лесные экосистемы в условиях изменения климата: биологическая продуктивность, мониторинг и адаптационные технологии / Мат. междунар. конф. с элементами научной школы для молодежи, 28 июня — 2 июля 2010 г., Йошкар-Ола, Мар.ГТУ, 2010. С. 143–147.
  27. Курганова И.Н., Лопес де Гереню В.О., Розанова Л.Н. и др. Многолетний мониторинг эмиссии СО2 из дерново-подзолистой почвы: анализ влияния гидротермических условий и землепользования // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 2007. Т. 21. С. 23–43.
  28. Леса России и изменение климата. Что нам может сказать наука / Ред. П. Лескинен, М. Линднер, П. Веркерк, и др. Bonn: European Forest Institute, 2020. 140 с.
  29. Максимова О.В., Минин А.А., Кухта А.Е. О связи сезонных явлений и процессов у деревьев в условиях Центрально-Лесного биосферного заповедника // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 2021. Т. 32 (1–2). С. 56–66.
  30. Полынов Б.Б. Избранные труды. М.: Изд-во АН СССР, 1956. 751 с.
  31. Пузаченко Ю.Г., Скулкин В.С. Структура растительности лесной зоны СССР: системный анализ. М.: Наука, 1981. 275 с.
  32. Романовская А.А. К концепции государственного управления и мониторинга в сфере изменений климата в России // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 2019. Т. 30 (3–4). С. 61–83.
  33. Розенберг Г.С. Модели в фитоценологии. М.: Наука, 1984. 265 с.
  34. Соколов В.Е., Пузаченко Ю.Г. Обоснование общей схемы размещения элементов сети глобального мониторинга и биосферных заповедников // Комплексный глобальный мониторинг состояния биосферы // Тр. III междунар. симпозиума. Т. 2. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. С. 20–26.
  35. Состояние и комплексный мониторинг природной среды и климата. Пределы изменений / Ред. Ю.А. Израэль. М.: Наука, 2001. 239 с.
  36. Сочава В.Б. Геотопология как раздел учения о геосистемах // Топологические аспекты учения о геосистемах. Новосибирск: Наука, 1974. С. 3–86.
  37. Сочава В.Б. Растительный покров на тематических картах. Новосибирск: Наука, 1979. 189 с.
  38. Сукачев В.Н. Избранные труды. Т. 1. Основы лесной типологии и биогеоценологии. Л.: Наука, 1972. 418 с.
  39. Тимофеев-Ресовский Н.В. Структурные уровни биологических систем // Системные исследования. Ежегодник 1970. М.: Наука, 1970. С. 80–113.
  40. Тюрюканов А.Н. Избранные труды. М.: РЭФИА, 2001. 307 с.
  41. Уткин А.И. Углеродный цикл и лесоводство // Лесоведение. 1995. № 5. С. 3–20.
  42. Швиденко А.З., Щепащенко Д.Г. Углеродный бюджет лесов России // Сиб. лесн. журн. 2014. № 1. С. 69–92.
  43. Швиденко А.З., Щепаченко Д.Г., Кракснер Ф., Онучин А.А. Переход к устойчивому управлению лесами России: теоретико-методические предпосылки // Сиб. лесн. журн. 2017. № 6. С. 3–25.
  44. Beets P. N., Kimbereley M.O. Paul T.S. et al. Planted forest carbon monitoring system — forest carbon model validation study for Pinus radiata // New Zealand J. Forest Sci. 2011. V. 41. P. 177–189.
  45. Climate change 1995. The science of climatic change / Eds J.T. Houghton, L.G. Meira Filho, B.A. Callander et al. Cambridge, UK: The Cambridge Univ. Press, 1996. 572 p.
  46. Franklin J., Serra-Diaz J.M., Syphard A.D., Regan H.M. Big data for forecasting global change impact on plant communities // Glob. Ecol. Biogeogr. 2017. V. 26 (1). P. 6–17.
  47. Gamon J.A., Huemmrich K.E., Peddle D.R. et al. Remote sensing BOREAS: Lessons Learned // Rem. Sens. Environ. 2004. V. 89 (2). P. 139–162.
  48. Gauther S., Bernier P., Kuuluvainen T., Shvidenko A.Z. et al. Boreal forest health and global change // Science. 2015. V. 349 (6259). P. 819–821.
  49. King D., Bourennane H., Isampert M., Macaire J.J. Relationship of the presence of a non-calcareous clay-loam horizon to DEM attributes in a gently sloping area // Geoderma. 1999. V. 89 (1–2). P. 95–111.
  50. Kljun N., Black T.F., Griffis T.J. et al. Response of net ecosystem productivity of three boreal forest stands to drought // Ecosystems. 2007. V. 10. P. 1039–1055.
  51. Lischke H., Guisan A., Fischlin A., Bugmann H. Vegetation response to climate change in the Alps: modeling studies // Views from the Alps: regional perspectives on climate change. Cambridge, Massachusetts, USA: MIT Press, 1998. P. 309–350.
  52. Ontl T. A., Janowiak Maria K., Swanston Christopher W. et al. Forest management for carbon sequestration and climate adaptation // J. Forestry. 2020. V. 118 (1). P. 86–101.
  53. Paris Agreement on climate change (COP21) // Report of the Conference of the Parties, twenty-first session, Paris, France, 30 November — 13 December, 2015. Paris, 2015. 42 p.
  54. Quegan S., Beer C., Shvidenko A., McCallum I. et al. Estimating the carbon balance of central Siberia using a landscape-ecosystem approach, atmospheric inversion and Dynamic Global Vegetation Models // Glob. Change Biol. 2011. V. 17. P. 351–365.
  55. Rodriguez-Veiga P., Saatchi S., Tansey K., Balzter H. Magnitude, special distribution and uncertainty of forest biomass stock in Mexico // Rem. Sens. Environ. 2016. V. 183. P. 265–281.
  56. Santoro M., Cartus O., Carvalhais N. et al. The global forest above-ground biomass pool for 2010 estimated from high-resolution satellite observations // Earth Syst. Sci. Data, 2021. V. 13 (8). P. 3927–3950.
  57. Stinson G., Kurz W.A., Smyth C.E. et al. An inventory-based of Canada’s managed forest carbon dynamics, 1990 to 2008 // Glob. Change Biol. 2011. V. 17. P. 2227–2244.
  58. Svoray T., Mazor S., Bar (Kutiel) P. How is shrub cover related to soil moisture and patch geometry in the fragmented landscape of the Northern Negev desert? // Landscape Ecol. 2007. V. 22 (1). P. 105–116.
  59. Tchebakova N.M., Parphenova E.I., Soja A.J. The effects of climate, permafrost and fire on vegetation change in Sibiria in a changing climate // Environ. Res. Lett. 2009. V. 4 (4). P. 45–58.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема катенарной организации ландшафтных фаций (биогеоценозов) и их групп в условиях равнинного и низкогорного рельефа. Перенос влаги и вещества в почве и рыхлых отложениях: 1 — в вертикальном направлении; 2 — вдоль склона; 3 — литодинамические и воздушные потоки; 4 — уровень грунтовых вод; 5 — водоем. Локальные типы местоположений (по: Высоцкий, 1960; Глазовская, 1964): Э — элювиальный (плакорный); ТЭ — трансэлювиальный; Т — транзитный; ТА — трансаккумулятивный; А — аккумулятивный; СА — супераквальный (здесь и на рис. 2).

Скачать (100KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Распределение таксономических норм среднеиюльских запасов продуктивной влаги в слоях почвы 0–20, 0–50 и 0–100 см почве различных групп лесных биогеоценозов в системе их катенарной организации, адекватной термо-аридному климатическому тренду. Экорегионы Среднего Поволжья: (а) — северная граница широколиственнолесной подзоны на Приволжской возвышенности (полигон “Зеленый Город”); (б) — южная полоса подтаежной зоны в Низменном Заволжье (полигон “Керженец”). Лесообразующие древостои-доминанты: 1 — сосна; 2 — ель; 3 — дуб; 4 — липа, вяз; 5 — широколиственные без разделения; 6 — береза, осина; 7 — ольха черная.

Скачать (202KB)
Метаданные
4. Таблица. 1.1

Скачать (5KB)
Метаданные
5. Таблица. 1.2

Скачать (6KB)
Метаданные
6. Таблица. 1.3

Скачать (6KB)
Метаданные
7. Таблица. 1.4

Скачать (6KB)
Метаданные
8. Таблица. 1.5

Скачать (7KB)
Метаданные
9. Таблица. 1.6

Скачать (6KB)
Метаданные
10. Таблица. 2.1

Скачать (6KB)
Метаданные
11. Таблица. 2.2

Скачать (7KB)
Метаданные
12. Таблица. 2.3

Скачать (7KB)
Метаданные
13. Таблица. 2.4

Скачать (6KB)
Метаданные
14. Таблица. 2.5

Скачать (7KB)
Метаданные
15. Таблица. 2.11

Скачать (6KB)
Метаданные
16. Таблица. 2.21

Скачать (6KB)
Метаданные
17. Таблица. 2.31

Скачать (6KB)
Метаданные
18. Таблица. 2.41

Скачать (6KB)
Метаданные
19. Таблица. 2.51

Скачать (6KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024