На основе методов дешифрирования космических снимков и моделирования ареалов географы и биологи МГУ провели комплексное исследование лесов, состоящих из ели Глена (Picea glehnii). Этот редкий вид хвойных деревьев встречается на крайнем юге острова Сахалин, южных Курильских островах и острове Хоккайдо. Ученые пришли к выводу, что наиболее подходящими для произрастания ели Глена являются территории с наибольшей обеспеченностью влагой. Результаты помогут определить ключевые участки для сохранения редких лесов. Исследования проводились в рамках НОШ МГУ «Экология».
Ель Глена образует реликтовые леса на узком ареале в островном секторе северо-восточной Азии. Она занесена в Красную книгу России и требует особого внимания к вопросам охраны и восстановления. В современных климатических условиях при значительном антропогенном прессе леса из ели Глена замещаются широко распространенными сообществами ели аянской и пихты сахалинской. Исчезновение естественных лесов, как и их замена на вторичные сообщества, несет риски снижения биоразнообразия и устойчивости экосистем.
«До сих пор не существовало точных оценок площади лесов из ели Глена. Такая оценка необходима ввиду высокой природоохранной ценности этих лесов. Современные методы дистанционного зондирования и подходы к классификации мультиспектральных данных позволяют оценить площади темнохвойных лесов из ели Глена. А моделирование с использованием алгоритмов машинного обучения позволяет выявить участки, наиболее пригодные для распространения вида с точки зрения экологических и климатических параметров», — рассказал Сергей Дудов, кандидат географических наук, доцент кафедры экологии и географии растений биологического факультета МГУ.
Для точного определения распространения и оценки состояния лесов из ели Глена специалисты использовали современные подходы: дешифрирование космических снимков, полученных с помощью спутника Канопус, а также полевые исследования с закладкой эталонных площадок. Эти мероприятия позволили выделить важнейшие участки, на которых сосредоточены наиболее типичные и сохранившиеся лесные экосистемы с преобладанием ели Глена.
Процесс исследования начался с предварительного дешифрования лесов с использованием спутниковых снимков с разрешением 2,2 м. Леса из ели Глена на снимках выделялись более светлым оттенком, что позволило точно определить участки с типичными признаками преобладания этого вида. В дальнейшем на этих участках были организованы полевые работы, в ходе которых исследователи заложили эталонные площадки для детального изучения растительных сообществ. Контрольная классификация спутниковых снимков проведена на основе подготовленных эталонов.
Методика полевых исследований включала анализ всех ярусов леса — от древесного до мохово-лишайникового. В результате оказалось, что на всех эталонных площадках преобладает ель Глена, в подросте часто встречается пихта сахалинская, а кустарниковый ярус в большинстве случаев отсутствует. Важной особенностью является высокое проективное покрытие травяно-кустарничкового яруса, включающего типичные для болот растения, такие как осоки, мирт болотный опушенный, багульник и другие. Кроме того, на всех площадках отмечено значительное проективное покрытие бамбука курильского (Sasa kurilensis). Его широкое распространение можно обосновать способностью к быстрому вегетативному размножению и высокой экологической амплитудой.
На основе данных, полученных в ходе полевых исследований, а также данных из открытой сети GBIF было проведено моделирование распространения ели Глена с использованием программы MaxEnt. Растровые данные, показывающие географическую изменчивость природных факторов, взяты с веб-ресурса PaleoClim.org.
Моделирование показало, что наиболее подходящие территории для произрастания этого вида находятся на островах Малой Курильской гряды и о. Кунашир, а также на полуострове Немуро на Хоккайдо. «Вероятно, это связано с наибольшей обеспеченностью влагой данных территорий. Напротив, в более сухих и гористых местностях, таких как восточные хребты Хоккайдо и северные районы Сахалина, условия для лесов из ели Глена менее благоприятны», — объяснил Михаил Грищенко, старший научный сотрудник кафедры картографии и геоинформатики географического факультета МГУ.
«Наши исследования помогают не только точно определить места, где ель Глена может успешно расти, но и выявить угрозы для ее распространения, связанные с изменениями климата и антропогенным воздействием, — отметил Михаил Грищенко. — Эти данные крайне важны для разработки эффективных стратегий охраны и восстановления лесов, а также для мониторинга биоразнообразия в этом регионе. Разработанные карты станут основой планирования, корректировки и изменений сети территориальной охраны биоразнообразия.»
Ель Глена образует реликтовые леса на узком ареале в островном секторе северо-восточной Азии. Она занесена в Красную книгу России и требует особого внимания к вопросам охраны и восстановления. В современных климатических условиях при значительном антропогенном прессе леса из ели Глена замещаются широко распространенными сообществами ели аянской и пихты сахалинской. Исчезновение естественных лесов, как и их замена на вторичные сообщества, несет риски снижения биоразнообразия и устойчивости экосистем.
«До сих пор не существовало точных оценок площади лесов из ели Глена. Такая оценка необходима ввиду высокой природоохранной ценности этих лесов. Современные методы дистанционного зондирования и подходы к классификации мультиспектральных данных позволяют оценить площади темнохвойных лесов из ели Глена. А моделирование с использованием алгоритмов машинного обучения позволяет выявить участки, наиболее пригодные для распространения вида с точки зрения экологических и климатических параметров», — рассказал Сергей Дудов, кандидат географических наук, доцент кафедры экологии и географии растений биологического факультета МГУ.
Для точного определения распространения и оценки состояния лесов из ели Глена специалисты использовали современные подходы: дешифрирование космических снимков, полученных с помощью спутника Канопус, а также полевые исследования с закладкой эталонных площадок. Эти мероприятия позволили выделить важнейшие участки, на которых сосредоточены наиболее типичные и сохранившиеся лесные экосистемы с преобладанием ели Глена.
Процесс исследования начался с предварительного дешифрования лесов с использованием спутниковых снимков с разрешением 2,2 м. Леса из ели Глена на снимках выделялись более светлым оттенком, что позволило точно определить участки с типичными признаками преобладания этого вида. В дальнейшем на этих участках были организованы полевые работы, в ходе которых исследователи заложили эталонные площадки для детального изучения растительных сообществ. Контрольная классификация спутниковых снимков проведена на основе подготовленных эталонов.
Методика полевых исследований включала анализ всех ярусов леса — от древесного до мохово-лишайникового. В результате оказалось, что на всех эталонных площадках преобладает ель Глена, в подросте часто встречается пихта сахалинская, а кустарниковый ярус в большинстве случаев отсутствует. Важной особенностью является высокое проективное покрытие травяно-кустарничкового яруса, включающего типичные для болот растения, такие как осоки, мирт болотный опушенный, багульник и другие. Кроме того, на всех площадках отмечено значительное проективное покрытие бамбука курильского (Sasa kurilensis). Его широкое распространение можно обосновать способностью к быстрому вегетативному размножению и высокой экологической амплитудой.
На основе данных, полученных в ходе полевых исследований, а также данных из открытой сети GBIF было проведено моделирование распространения ели Глена с использованием программы MaxEnt. Растровые данные, показывающие географическую изменчивость природных факторов, взяты с веб-ресурса PaleoClim.org.
Моделирование показало, что наиболее подходящие территории для произрастания этого вида находятся на островах Малой Курильской гряды и о. Кунашир, а также на полуострове Немуро на Хоккайдо. «Вероятно, это связано с наибольшей обеспеченностью влагой данных территорий. Напротив, в более сухих и гористых местностях, таких как восточные хребты Хоккайдо и северные районы Сахалина, условия для лесов из ели Глена менее благоприятны», — объяснил Михаил Грищенко, старший научный сотрудник кафедры картографии и геоинформатики географического факультета МГУ.
«Наши исследования помогают не только точно определить места, где ель Глена может успешно расти, но и выявить угрозы для ее распространения, связанные с изменениями климата и антропогенным воздействием, — отметил Михаил Грищенко. — Эти данные крайне важны для разработки эффективных стратегий охраны и восстановления лесов, а также для мониторинга биоразнообразия в этом регионе. Разработанные карты станут основой планирования, корректировки и изменений сети территориальной охраны биоразнообразия.»