УДК 531.3 : 574.9
Комплексный аэрокосмический мониторинг природных геосистем заповедных территорий
Понтус А.Р., Тяшкевич И.А., Рахманов С.К., Понарядов В.В., Понтус В.Р.
ГП «Лесмашинвест» МЛХ РБ, г. Минск, Беларусь
НПГП «Космоаэрогеология», г. Минск, Беларусь
Белорусский государственный университет, г. Минск, Беларусь
Белорусский государственный технологический университет, г. Минск, Беларусь
В связи со значительными техногенными воздействиями на природную среду приобретают большую значимость способы и методики экологических исследований. Это предопределяет оперативность и точность получения объективной информации об эколого-функциональном состоянии геосистем и ее оценки. Ключевая задача комплексного аэрокосмического мониторинга заповедных территорий – пространственно-временной анализ биогеоценотической структуры и экологическое прогнозирование динамики геосистем различного уровня, при той или иной степени и характере антропогенного воздействия на них. При этом наибольший интерес для таких исследований представляют заповедные территории, где ведутся долговременные стационарные наблюдения за антропогенными трансформациями и сукцессионными процессами, происходящими в природных геосистемах заповедных территорий.
Аэрокосмический мониторинг заповедных территорий включает последовательную разносезонную и разногодичную космическую съемку в оптическом и радиационном диапазонах с целью изучения и контроля за состоянием природоохранных геосистем и их сравнение с геосистемами, испытывающими антропогенные воздействия, с целью получения оперативной и надежной пространственно-временной информации о форме и масштабах антропогенных воздействий на природную среду. Традиционно многолетняя динамика заповедных территорий изучалась на лесных стационарах и при этом рассматривались процессы возобновления, развития, разрушения и смен насаждений в зависимости как от типа и характера лесорастительных условий, так и от биологических свойств лесообразующих пород в естественных местообитаниях, где поддерживается соответствие между типом лесорастительных условий и типом леса. Однако изучение динамики природно-территориальных комплексов заповедных территориий на геосистемном уровне, включающем определенное сочетание множества элементарных биогеоценозов, требует использования вероятностно-статистического подхода при изучении их динамики как из-за гетерогенности местообитаний, с одной стороны, так и в связи с разнообразием антропогенных модификаций сложных природных экосистем заповедников, с другой. Основным содержанием такого подхода является динамическое моделирование лесных ландшафтов заповедников по сериям разновременных снимков заповедных территорий. При этом динамика последних описывается путем вычисления на определенный период трендов изменений простых и однородных компонентов геосистем, на которые разбивается изучаемая территория и которые затем объединяются в связанные комбинации (комплексы). При этом изучение динамики сложных природных систем описывается математической моделью, составленной системой дифференциальных уравнений, если процесс непрерывный, или теорией случайных процессов, если процесс дискретный. По нашим данным, пространственно-распределенная динамика сложных систем наиболее адекватно описывается марковскими моделями.
Основные направления аэрокосмического мониторинга заповедных территорий: съемка пространственной структуры и разномасштабное тематическое картографирование природных комплексов; определение экоценометрических характеристик природных геосистем и их состояния; слежение за кратковременной (главным образом сезонной) ритмикой геосистем; мониторинг многолетней динамики как заповедных, так и модифицированных геосистем и экологический прогноз их динамики; регистрация геофизических эффектов антропогенных воздействий путем сравнения заповедных и модифицированных геосистем.
В исследованиях использовались разновременные космические снимки, полученные сканирующими системами высокого разрешения природно-ресурсных спутников Земли типа «Ресурс» (Россия) и «Landsat» (США), а также среднемасштабные аэрофотоснимки. Так, последовательные съемки системы ключевых участков Березинского биосферного заповедника дали возможность проследить различные стадии сукцессионных (главным образом восстановительных) изменений лесного покрова на месте старых вырубок и сельскохозяйственных угодий. Анализ матриц по укрупненным геосистемным таксонам (на уровне физико-географических фаций, урочищ, местностей и ландшафтов) выявил экологические тренды восстановления коренных автоморфных бореальных сосняков за счет уменьшения площади производных бородавчатоберезовых лесов, некоторого снижения площади коренных плакорных суборей и зарастания старых пашен и сенокосов (результат послевоенных рубок и последующего заповедного режима) мелколиственными (главным образом сероольховыми и осиновыми) лесами. Показана высокая стабильность лесо-болотных экосистем (сосняков на олиго- и мезотрофных болотах, ельников на эвтрофных болотах, пушистоберезовых и черноольховых лесов), а также комплекса пойменных дубрав с примесью ясеня. По результатам экологического прогнозирования динамики сложных лесо-болотных экосистем Березинского заповедника рассчитана балансовая модель динамики и прогнозная матрица состояний элементарных компонентов геосистем до 2028 года на основе которой сделан вывод о постепенном восстановлении условно-коренной формационно-типологической структуры лесов заповедника.
Таким образом, заповедные и другие охраняемые природные территории могут быть рекомендованы в качестве эталонных подспутниковых ключевых участков для интерпретации разновременных космических изображений, тематического разномасштабного картографирования и экологического прогнозирования динамики охраняемых территорий.
Опубликовано на стр. 131-133.