Дгруммо Д.Г. ретроспективная оценка динамики...

РЕТРОСПЕКТИВНАЯ ОЦЕНКА ДИНАМИКИ РАСТИТЕЛЬНОГО

ПОКРОВА ООПТ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ И ДАННЫХ

ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ

зам. директора по научной и инновационной работе Института экспериментальной ботаники НАН Беларуси

к.б.н. Д.Г. Груммо

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК БЕЛАРУСИГНУ «Институт экспериментальной ботаники им. В.Ф. Купревича НАН

Беларуси»

•Состояние и динамика растительного покрова является важным показателем качества природной среды. В оценке экологического состояния растительности учитывается ее двоякая роль в строении и функционировании экосистем: как важнейшего компонента, являющегося средой обитания животных и человека, и как чуткого индикатора природных и антропогенных процессов, происходящих в экосистемах.

•В зависимости от задач исследования диагностика состояния растительных сообществ, может стать самоцелью или индикационным методом определения состояния других компонентов экосистем.

•Для оценки динамики растительного покрова перспективно использование картографического подхода, дающего пространственное представление о степени и масштабах деградации растительности в результате воздействия различных факторов.

•Обнаружение изменений растительного покрова по данным ДЗЗ основано на различии значений яркости соответствующих пикселов разновременных изображений (Кравцов, 2008).

•При изучении изменений, происходящих на местности, используют снимки, полученные в разное время. Предварительно следует привести снимки к геометрически единому виду (т. е. трансформировать и представить в единой системе координат), выполнить радиометрическую коррекцию, взаимную калибровку снимков по значениям яркости неизменившихся участков.

Имеется много способов обработки разновременных снимков, среди них к основным относятся: •интерактивное редактирование – выделений областей и классов изменений поверхности Земли путем визуальной интерпретации;

•вычитание разновременных снимков – вычитание из матрицы значений яркости пикселов разновременных изображений;

•получение многовременных индексов – отношений значений спектральной яркости идентичных пикселов разновременных снимков;

•цветовой синтез разновременных снимков – предполагает совмещение разновременных снимков в сочетании RGB (в случаях, когда меняются не границы распространения, а спектральные характеристики объектов, такой синтез позволяет выделить участки с разным характером изменений);

•постклассификационное сравнение – основано на независимой классификации (с обучением или без) каждого из разновременных изображений с последующим сравнением классов соответствующих пикселов или кластеров;

•классификация объектов по разновременным снимкам проводится по совмещенному изображению, включающему спектральные зоны снимков за разные даты, с использованием алгоритмов контролируемой или неконтролируемой классификацией.

•В наших исследованиях использовался комбинированный метод, основанный на сочетаниях:• метода разности вегетационных индексов,• наземной картографической оценки сукцессионных процессов растительности.

•Вегетационные индексы (ВИ) – показатели, рассчитываемые в результате операций с разными спектральными диапазонами (каналами) ДДЗ, и имеющие отношение к параметрам растительности в данном пикселе снимка.

•Расчет большей части ВИ базируется на двух наиболее стабильных (не зависящих от прочих факторов) участках кривой спектральной отражательной способности растений.

•В настоящее время существует около 160 вариантов вегетационных индексов. Обобщенная кривая спектральной отражательной

способности сосудистых растений и съемочные зоны аппаратуры RapidEye, AVNIR-2, ASTER, ETM+

•Алгоритмы расчета ВИ встроены практически во все распространенные пакеты программного обеспечения, связанные с обработкой данных дистанционного зондирования либо их расчет можно осуществлять, используя специальные растровые калькуляторы.

Многозональный снимок Landsat и растровые карты, составленные на основе распределения значений вегетационных

индексов (рассчитаны с использованием калькулятора ArcGIS и раскрашены в

псвевдоцвета)

•При автоматизированном расчете особо следует отметить программный комплекс ENVI, в котором имеется специальный калькулятор вегетационных индексов, который позволяет рассчитать 27 вариантов вегетационных индексов, используемых для оценки состояния растительности, содержания пигментов, азота, углерода, воды.

•Broadband Greenness (5 индексов) – индексы «зелености», рассчитываемые по данным в широких спектральных зонах (в красной (0,60–0,75 мкм) и ближней инфракрасной (0,75–1,3 мкм) зонах;

•Narrowband Greenness (7 индексов) – индексы «зелености», рассчитываемые по данным в узких спектральных зонах (0,690–0,750 мкм);

•Light Use Efficiency (3 индекса) – индексы эффективности использования света растениями;

•Canopy Nitrogen (1 индекс) – индекс содержания азота в растительном покрове;

•Dry or Senescent Carbon (3 индекса) – индексы содержания углерода в растениях в виде лигнина и целлюлозы;

•Leaf Pigments (4 индекса) – индексы содержания пигментов в растениях – каротиноиды и антоцианины; Canopy Water Content (4 индекса) – индексы для оценки содержания влаги в растительном покрове.

•Наиболее популярный и часто используемый вегетационный индекс – NDVI (Normalized Difference Vegetation Index).

• где RNIR – значения пикселов из ближнего инфракрасного канала (0,77–0,90 мкм);

• RRED – значения пикселов из красного канала (0,63–0,69 мкм).

•NDVI – это стандартизированный индекс, позволяющий построить изображение, отображающее наличие и состояние растительности (относительную биомассу).

•Диапазон значений NDVI лежит между значениями от -1,0 до 1,0. •Очень маленькие значения индекса (0,1 и меньше) соответствуют областям, лишенным растительности.

•Средние значения представляют кустарники, луга (от 0,2 до 0,3), в то время как большие значения указывают на лесную растительность (от 0,6 до 0,8).

•На значения индекса влияет также видовой состав растительности, ее сомкнутость, состояние, экспозиция и угол наклона поверхности, цвет почвы под разреженной растительностью.

NIR RED

NIR RED

-+

R RR RNDVI =

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЛЕСОБОЛОТНОГО КОМПЛЕКСА «ДИКОЕ»Географическое положение, границы и территориальное устройство• Природный комплекс, включающий торфяное низинное болото и периферийное лесное кольцо (гидрологическая, стокорегулирующая, водонакопительная и др. экологические функции), рассматривается как единый лесоболотный комплекс (ЛБК).

•Лесоболотный комплекс «Дикое» расположен (WGS-84) между 52041.58΄–52049.76΄с.ш. и 2408.97΄–24026.39΄в.д.

•Координаты центральной точки 52046.0΄ с.ш. 24017.35΄ в.д.

•Максимальная протяженность с севера на юг – 15,2 км, с запада на восток – 19,5 км.

•Уточненная площадь (с учетом лесного буферного пояса) – 14989,8 га.

•ЛБК «Дикое» расположен в Пружанском р-не Брестской обл. и Свислочском р-не Гродненской обл.

•Землепользователь: ГПУ «Национальный парк «Беловежская пуща»» (Новодворское, Новоселковское, Ощепское, Сухопольское лесничества).

Охранялось с 1968 г. в границах республиканского гидрологического заказника, а с 2001 г. входит в состав национального парка «Беловежская Пуща» (большая часть относится к абсолютно заповедной зоне). Международный статус охраны:• ключевая орнитологическая территория (критерии A1, B3);• Рамсарская территория (критерий 1 (1а, 1b, 1с, 1d); критерий 2 (2a, 2b, 2d,

2e); критерий 3 (3a).

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЛЕСОБОЛОТНОГО КОМПЛЕКСА «ДИКОЕ»

Концепция картыПри составлении карты растительности ЛБК «Дикое» авторами были поставлены следующие задачи:•1. отразить ценотическое разнообразие растительности;•2. установить основные типологические категории сообществ и группировок (синтаксоны);

•3. показать сукцессионные смены растительности•Легенда карты составлена на основе флористического подхода к классификации растительности (метод Браун-Бланке).

•Выбор в пользу метода Браун-Бланке, был обусловлен тем, что для польской части Беловежской пущи геоботанические карты традиционно составляются именно на основе флористического метода.

•Применение единого подхода к созданию геоботанических карт позволит интегрировать исследования белорусских и польских ученых в дальнейшем, расширять трансграничное сотрудничество в области сохранения ценофонда этого природного раритета, которым является Беловежская пуща.

ОБЩИЙ ОБЗОР КАРТЫ РАСТИТЕЛЬНОСТИ: КОНЦЕПЦИЯ, ЛЕГЕНДА, КАРТИРУЕМЫЕ ЕДИНИЦЫ

•В легенде карты принята иерархическая система подзаголовков. •Самый высший уровень представлен типами (лесной, кустарниковой, болотной).

•Лесная растительность подразделена на 4 категории (хвойные, широколиственные, лиственные болотные, мелколиственные производные (вторичные) леса); болотная – на 3 (растительность низинных, переходных нарушенных болот)

•Всего в легенде карты представлено 60 картируемых таксона, в т.ч. лесных – 33, кустарниковых 3, болотных – 24.

ОБЩИЙ ОБЗОР КАРТЫ РАСТИТЕЛЬНОСТИ: КОНЦЕПЦИЯ, ЛЕГЕНДА, КАРТИРУЕМЫЕ ЕДИНИЦЫ

ХАРАКТЕРИСТИКА ФИТОРАЗНООБРАЗИЯ ЛЕСОБОЛОТНОГО КОМПЛЕКСА «ДИКОЕ»

Растительность•Естественная растительность (с учетом лесного кольца) занимает 14,48 тыс. га.

•На территории ЛБК представлены все основные типы растительности: лесная (49,0%), луговая и болотная (вместе около 48,1%), прибрежно-водная и водная.

•Незначительная часть (2,9%) используется под сельскохозяйственные земли и объекты инженерно-транспортных коммуникаций.

•В течение последних десятилетий в результате естественных растительных сукцессий и под влиянием нарушений гидрологического режима произошли определенные изменения в соотношении основных биотопов, рассчитанные на основании анализа космоаэрофотоснимков 1949 и 1992, 2014 гг.

•В течение более чем 60 лет почти на 24,7% сократилась площадь участков открытых низинных болот.

•Площадь лесов увеличилась (на 22,5% за период 1949–2014 гг.). •Причины: понижение уровня грунтовых вод, зарастание открытых участков болота лесами или кустарниками, прекращение сенокошения.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЛЕСОБОЛОТНОГО КОМПЛЕКСА «ДИКОЕ»

Основные биотопы Годы Изменение, ±1949 1992 2015Сельскохозяйственные земли

0,8 2,2 0,4+1,4…-1,8

Леса 30,1 35,5 52,6 +5,4…+17,1Кустарники 1,4 0,6 1,7 -0,8…+1,1Болото закустаренное 4,6 8,8 6,9 +4,2…-1,9Болото открытое 63,0 52,8 38,3 -10,2…-14,5Водоемы 0,1 0,1 0,1 ±0Всего 100,0 100,0 100,0 –

Изменение соотношения основных биотопов ЛБК «Дикое», %

Сравнительный анализ данных дистанционного зондирования с использованием современных и

исторических спутниковых снимков (1989–2015 гг.)Обзор библиотеки космических снимков• На первом этапе исследования направления динамики растительного покрова тестового объекта проводился подбор и анализ разновременных данных дистанционного зондирования.

•В соответствии с решаемыми задачами были определены исходные требования к данным ДЗЗ:•мультиспектральная съемка для синтеза цветных изображений с наличием ближнего инфракрасного канала (БИК, длина 0,7–1,3 мкм) – наиболее информативного при дешифрировании растительного покрова и состояния поверхности торфяников (Сирин и др., 2014);

•высокое разрешение съемки для уверенного дешифрирования объектов площадью до 0,1–0,5 га;

•сплошное покрытие территории тестового полигона безоблачной (малооблачной, т.е. не выше 10%) съемкой;

•приемлемая стоимость данных космической съемки.

ОЦЕНКА НАПРАВЛЕНИЯ СУКЦЕССИОННЫХ СМЕН И УГРОЗ УСТОЙЧИВОСТИ ЭКОСИСТЕМ БОЛОТА

•С учетом имеющихся финансовых возможностей был осуществлен поиск и подбор материалов ДЗЗ с различных спутниковых систем на территорию ЛБК «Дикое» за период 1989–2015 гг.

•Подбор снимков выполнялся по 5-летним циклам с представлением данных, как правило, охватывающих вегетационный период (апрель–сентябрь).

•Для отслеживания процессов в экосистемах ЛБК «Дикое» основной упор сделан на снимки спутников серии Landsat, которые работают на орбите с 70-х гг. XX века, т.е. уже почти 40 лет. •Накоплен огромный архив свободно доступной съемки всей территории суши.

•Используя ее, мы можем «заглянуть в прошлое» назад, что позволяет в отдельных случаях отслуживать процессы, происходящие в природных экосистемах.

•При этом заметим, что мы учитывали дефекты спутниковой съемки Landsat. В частности Landsat 5 (находясь на орбите с 1984 г.) к 2000 г. в несколько раз превысил ресурс работы (результатом чего стало существенное ухудшение качества данных), спутник Landsat 7 с 2003 г. не работает в нормальном режиме из-за технических проблем.

•Поэтому в исследованиях предварительно осуществляли отбраковку снимков спутников Landsat за период 2000–2013 гг.



А – космический снимок Landsat 5 (дата съемки 07.06.1989 г.)

Б – космический снимок Landsat 5 (дата съемки 10.07.1999 г.)

В – космический снимок Landsat 5 (дата съемки 04.06.2010 г.) Г – космический снимок Landsat 8

(дата съемки 13.09.2014 г.)Образцы библиотеки синтезированных снимков спутников серии

Landsat (1989–2014 гг.)

Первичный скрининг зон с устойчивыми сукцессионными трендами на основе данных дистанционного зондирования• На втором этапе исследований с использованием данных дистанционного зондирования был проведен первичный скрининг наличия аномальных зон с выраженными сукцессионными трендами.

•Наряду со значениями собственно каналов, для минимизации спектральной изменчивости в зависимости от таких факторов как время суток, календарная дата, прозрачность атмосферы на момент съемки и др. использовался нормализованный разностной индекс растительности (Normalized Difference Vegetation Index (NDVI):

• где RNIR – значения пикселов из ближнего инфракрасного канала (0,77–0,90 мкм);

• RRED – значения пикселов из красного канала (0,63–0,69 мкм).

• •NDVI – это стандартизированный индекс, позволяющий построить изображение, отображающее наличие и состояние растительности (относительную биомассу). • Этот индекс использует контраст характеристик двух каналов из

мультиспектрального набора растровых данных: в красном канале поглощается пигмент хлорофилла, а в инфракрасном канале (NIR) высока отражательная способность растительности.

• В основе использования индекса заложена закономерная связь уменьшения концентрации хлорофилла, продуктивности, биомассы растений с увеличением нарушенности экосистем.


NIR RED

NIR RED

-+

R RR RNDVI =

•На основе расчетных значений NDVI составлены разновременные цифровые карты (1989, 1999, 2010, 2015 гг.), которые послужили базовой основой для выявления сукцессионных процессов, происходящих в экосистемах ЛБК «Дикое».

ОЦЕНКА НАПРАВЛЕНИЯ СУКЦЕССИОННЫХ СМЕН И УГРОЗ УСТОЙЧИВОСТИ ЭКОСИСТЕМ БОЛОТАА – июль1989 г.

В – июль 2010 г.

Б – июль 1999 г.

Г – июль2015 г.


•Затем полученные карты-схемы значений NDVI, были подвергнуты аналитической обработке: •1) отобраны карты-схемы распределения значений NDVI составленные для тестового полигона в июле 1989 (контроль), 1999, 2010 и 2015 гг.;

•2) рассчитаны с использованием стандартных функций ArcGIS (Инструмент Spatial analyst / Алгебра карт / Калькулятор растра) разницы значений NDVI для проектной территории в анализируемые годы (1999, 2010, 2015 гг.) по отношению к контролю (1989 г.); полученные значения находятся в диапазоне: от -0,206 (тренд снижение биомассы) до 0,507 (тренд увеличения биомассы);

•3) по рассчитанным значениям построены карты-схемы разницы значений NDVI по отношению к 1989 г. 1999 г.

2010 г.


•На основе результатов исследования установлено, что в пределах исследуемой территории выделяется 10 участков с устойчивым сукцессионным трендом в растительном покрове.

•Участки наиболее существенных смен растительности приурочены к восточному и центральному секторам низинного болота, а также размещаются вдоль канализированного русла р. Нарев.

Сукцессии растительности как индикатор современных процессов в экосистемах болота: основные направления

динамики, их качественная и количественная оценка, угрозы для сохранения биоразнообразия

•На следующем этапе исследований была составлена крупномасштабная карта направленности современных сукцессионных процессов в экосистемах болота «Дикое».

•Биогеоценозы исследуемого болота чрезвычайно динамичны, как в природном отношении, так и по интенсивности антропогенных воздействий. •В этих изменениях ведущую роль играют сукцессии растительности, которые отражают изменения состояния биогеоценоза (экосистем).

•Характер сукцессии растительности зависит от внешнего воздействия (естественного или антропогенного), а также устойчивости фитоценозов к этому воздействию.

•В свою очередь, всякая сукцессия представляет собой сложный процесс изменения не только видового состава фитоценоза, но и соотношение в ней различных видов и экологических групп растений, и поэтому попытка классификации современных процессов в экосистемах требует выделения основных направлений этих процессов.

•Под такими направлениями разумно понимать изменение основных «системообразующих» элементов, определяющих состояние экосистемы.


•В наших исследованиях в растительных сообществах с участием деревьев, мы определяем процессы по изменению состава древостоев, или по признаку появления/выпадения древесного яруса. •Как правило, подчиненные ярусы растительного сообщества при этом закономерно изменяются.

•Там, где древесная растительность не играет заметной роли, учитывались изменения в кустарниковом, травяно-кустарничковом и моховом ярусах.

•Источниками информации о процессах, происходящих в растительном покрове болота, послужили материалы полевых исследований 2015 гг., архивные материалы исследований 1999, 2008 гг., данные лесоустройства, дендрохронологические материалы, результаты дешифрирования разновременных аэро- и космоснимков, геоботаническая карта.


•Преобладают процессы, связанные с увеличением фитоценотической значимости крупноосоковых сообществ (главными образователями которых являются крупные осоки – Carex elata, C. acuta, C. rostrata, C. cespitosa).

•Эти процессы отмечены на площади 2392,8 га (32,9% территории болота) и проявляются преимущественно на эвтрофных участках болота в западном секторе.

•Процессы заболачивания, маркируемые активным внедрением тростника и других видов-гигрофитов, отмечены на площади 1175,5 га (16,2%) по периферии болота и вдоль канализированного русла р. Нарев.

•Наиболее активно процессы зарастания кустарниковыми ивами и березой отмечаются на участке переходного болота в восточном секторе исследуемой территории. В целом эти процессы протекают на площади 1790,7 га (24,6%).

•Локально отмечен и ряд других динамических трендов (усиление роста березы, ольхи черной, ив), однако их площадь не является значительной (1,3%).

•Качественная оценка выявленных направлений сукцессий показывает, только около ¼ территории болота, находится в стабильном состоянии, на остальной территории идут процессы, изменяющие растительность, при чем на 42,2% болота эти процессы, при условии их спонтанного развития, должны привести к деградации растительных сообществ.

•Демутационные (восстановительные) тенденции в растительном покрове выявлены на площади 2392,8 га (32,9%).


•На выделенных 10 участках с тенденциями аномального изменения биомассы (детектируемые по июльским значениям NDVI), преобладают выше описанные направления сукцессионных смен:

• увеличение значимости крупноосоковых растительных сообществ (от 6 до 92,5% территории участка, в среднем 37,4%),

• зарастание кустарниковыми ивами и березой (от 1,2 до 37,9%, в среднем 18,1%),

• внедрение тростников и видов-гигрофитов (до 41,1%, в среднем – 13,6%).

•На 69,2% площади этих участков сукцессионные смены имеют отрицательных характер для биологического разнообразия.


Процесс % от площади участка

1 2 3 4 5 6

7 8 9 10

Зарастание кустарниковыми ивами и березой (НБИв+Б)

12,1

20,4

26,6

9,3 6,3 44,2

– 20,2

1,2 2,6

Зарастание кустарниковыми ивами и березой (ПБИв+Б)

9,6 – 14,5

– 64,9

10,0

69,7

37,9

– –

Сохранение формации (Б=) – 0,7 0,4 0,6 – – – – 0,4 –

Сохранение формации (НБ=)8,6 3,9 16,

812,6

7,1 – – – 6,0 2,8

Сохранение формации (ПБ=)– – 14,

814,7

5,2 – – – –

Сохранение формации ивы (Ив+) 0,9 – 3,5 1,4 0,5 – – 0,3 – 2,1Увеличение значимости крупных осок (НБОС+)

32,1

56,0

12,8

68,2

6,1 27,6

16,1

4,3 30,2 92,5

Увеличение значимости крупных осок и тростника (НБОС+TP)

36,4

19,0

8,9 5,1 – 12,4

10,9

37,3

41,1 –

Увеличение значимости тростника (ТР+)

– – – 0,5 – – – – 19,7 –

Усиление роста березы (Б+) – – – – 0,4 0,6 – – 1,4 –Усиление роста ивы (Ив+) 0,3 1,7 2,3 – – 3,3 – – –

Направления сукцессионных смен в растительном покрове участков

•На основе полученных результатов в экосистемах болота «Дикое» выделено 8 направлений динамики растительности.


•Оценивая сукцессии с точки зрения влияния на биологическое разнообразие болота, следует отметить, что негативный эффект для биоты присутствует (или прогнозируется в обозримой перспективе) на 76,7% территории, охваченной динамическими сменами, и, напротив, положительный эффект отмечен только на площади 1579,3 га (21,7%).

•На незначительной площади (1,5%) эффекты для биоразнообразия сложны для экспертной оценки и прогноза.


Антропогенные и естественные факторы, обуславливающие динамику растительности болота• Анализ фондовых материалов и доступных литературных источников (Пидопличко, 1961; Торфяной фонд…, 1979; Энциклопедия…, 1985; План управления…, 2002; Реализация…, 2002; Болото «Дикое», 2007 и др.) позволил определить экологически опасные (конфликтные) ситуации антропогенного происхождения, оказывающие угрозу функционирования природных экосистем лесоболотного комплекса «Дикое».•Спрямление русла р. Нарев, строительство существующей осушительной сети;

•Изменение гидрологического режима из-за неразумной эксплуатации, примыкающей к болоту мелиоративной системы;

•Нарушение гидрологического режима из-за строительства мелиоративной системы на территории ЛБК «Дикое»;

•Нарушение гидрологического режима из-за деятельности осушительной системы для добычи торфа;

•Нарушение гидрологического режима из-за дороги Пружаны–Порозово, пересекающей массив болота в его центральной части;

•Изменение традиционного использования болота (прекращение сенокошения, отсутствие управляемого выжигания растительности) способствуют ускорению сукцессионных процессов и переходу болота из низинной стадии развития в переходную. Смена растительных ассоциаций приводит к снижению численности вертлявой камышевки;

•Естественные сукцессионные процессы. Возможна утрата уникального болотного комплекса в результате развития естественных процессов перехода болота из эвтрофной в мезотрофную стадию.



•На основе результатов исследования установлено, что в пределах исследуемой территории выделяется 10 участков с устойчивым сукцессионным трендом в растительном покрове.

•Участки наиболее существенных смен растительности приурочены к восточному и центральному секторам низинного болота, а также размещаются вдоль канализированного русла р. Нарев.

•В границах болотах и по периферии размещается ряд мелиоративных систем, оказывающих существенное влияние на гидрологический режим болота.

ХАРАКТЕРИСТИКА ГИДРОГРАФИЧЕСКОЙ СЕТИ И ОЦЕНКА ТРАНСФОРМАЦИИ ГИДРОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА БОЛОТА

Характеристика факторов, влияющих на изменение гидрологического режима болота (План управления…,

2002)• К числу основных факторов, влияющих на изменение гидрологического режима ЛБК «Дикое» относятся следующие.

•1. Спрямление русла р. Нарев, строительство существующей осушительной сети на болоте «Дикое». •К настоящему времени каналы заплыли, имеют весьма незначительную глубину, потеряли свое первоначальное назначение и не оказывают существенного осушительного влияния на примыкающие к ним территории болотного массива.

•2. Изменение гидрологического режима из-за неразумной эксплуатации, примыкающей к болоту мелиоративной системы. •Существенное влияние на гидрологический режим рассматриваемой территории оказало строительство мелиоративной системы «Верховье Ясельды».

•Система эксплуатируется не в проектном режиме, что привело к значительному снижению уровней грунтовых вод в восточной части болота «Дикое».

•Нарушение водного режима привело к ускорению растительных сукцессий на болоте.

•Участок болота, расположенный в зоне влияния мелиорации, зарастает кустарником и лесом.

•В сухие годы на этом участке постоянно присутствует угроза пожара.


•3. Нарушение гидрологического режима из-за строительства мелиоративной системы. •На территории ЛБК «Дикое» колхозом «Красный партизан» самовольно построена осушительная сеть, которая сбрасывает сток в канал ВП-2 и далее в р. Ясельда.

•Указанная осушительная система официально не числится в качестве мелиоративной, а для ее функционирования необходимо постоянно держать открытой трубу-регулятор на р. Ясельда, тем самым сбрасывая сток из канала ВП-2, что также приводит к снижению уровня грунтовых вод на болоте.

•4. Нарушение гидрологического режима из-за деятельности осушительной системы для добычи торфа. •В восточной части болотного массива построена осушительная система «Дикое» для добычи торфа, которая, сбрасывая сток с торфплощадки по каналу Я-5, продолжает оказывать негативное влияние на естественное болото.

•5. Нарушение гидрологического режима из-за дороги Пружаны–Порозово, пересекающей массив болота в его центральной части. •В результате установки при строительстве дороги недостаточного количества водопропускных сооружений и расположения их выше уровня воды в болоте в летнюю межень наблюдается изменение гидрологического режима на части болота, примыкающей к дороге.


Оценка трансформации гидрологического режима болота• Для оценки изменения гидрологического режима нами был применен метод фитоиндикации, основанный на классификации процессов, происходящих в экосистемах ЛБК по критерию их связи с фактором увлажнения.

•При этом особое внимание было уделено непосредственно нелесным (открытым) участкам болота, лесопокрытая часть ЛБК «Дикое» при этом не рассматривалась.

•Источниками информации о процессах трансформации гидрологического режима болота послужили: •материалы полевых исследований 2015 гг., •архивные материалы исследований 1999, 2008 гг., •результаты дешифрирования разновременных аэро- и космоснимков,

•карты растительности и современных сукцессионных процессов в экосистемах.

Первичный скрининг зон с изменением гидрологического режима на основе данных дистанционного зондирования• На первом этапе исследования с использованием данных дистанционного зондирования был проведен первичный скрининг наличия аномальных измененным гидрологическим режимом.

•Наряду со значениями собственно каналов использовались нормализованный разностной индекс растительности (NDVI) и нормализованный разностный водный индекс (NDWI).


•Нормализованный разностный водный индекс (NDWI) – содержание воды в зеленой биомассе.

•Представляет собой разность спектральных отражений в ближнем инфракрасном канале с длиной волн 0,77–0,90 мкм (NIR) и ближнем инфракрасном с длиной волн 1,2–1,75 мкм (SWIR) каналах, нормализированную на их сумму:

•Анализ изображений, полученных на основе распределения значений NDWI позволяет сделать следующие выводы.

•1. Трансформация гидрологического режима наиболее выражена в восточной части болота, на участках, размещенных в зоне влияния мелиоративной системы «Верховье р. Ясельда». При этом в период 1989–2015 гг. наблюдается прогрессирующее расширение зон с изменения гидрологического режима в данном секторе болотного массива.

•2. Имевшееся очаги в 1989–1999 гг. с нарушенным гидрологическим режимом в западной части болота, в последние десятилетие исчезли, что по-видимому, связано с:•сокращением (прекращением) дренажной функции мелиоративных систем;

•а также проведенными в 2002–2003 гг. мероприятиями по восстановлению гидрологического режима;

•изменения традиционного использования болота.


NIR SWIR

NIR SWIR

-+

R RR RNDWI =

Изменение условий увлажнения экосистем болота, индицируемых по сукцессиям растительности• Определены четыре направления изменений условий увлажнения:

•стабилизация, •увеличение (заболачивание), •уменьшение (осушение), •разнонаправленные процессы в комплексных местоположениях.

•Сохранение нынешнего состояния растительности(=) свидетельствует, скорее всего, об относительном стабильном гидрологическом режиме, хотя некоторые изменения последнего могут сказаться на нижних ярусах растительности.

•Увеличения роли и запаса древостоя березы (Б+) имеет разное индикаторное значение, в зависимости от текущих условий увлажнения. Так, зарастание березой переходных болот, а также увеличение запаса в болотных березняках указывает на осушение.

•Усиление роста ольхи черной (Ол.ч+) свидетельствует об усилении увлажнения (заболачивании).

•Зарастание кустарниковыми ивами и разреженной березой открытых низинных и переходных болот (НБИв+Б, НБИв+Б, Ив+ ) является признаком уменьшения обводненности.

•Увеличение фитоценотической роли и/или запаса крупных осок, тростника и видов-гигрофитов (НБОС+, НБОС, ТР+, НБТР+) свидетельствует об увеличении увлажнения.


•Соотношение площадей территории с различным направлением изменения условий увлажнения, свидетельствует о том, что значительная (31,9%) часть территории болота испытывает осушительное воздействие.

•Здесь играют роль антропогенные факторы. •Во-первых, заложенная осушительная сеть продолжат функционировать;

•во-вторых, осушение периферийных участков усиливается наличием объектов мелиорации на территориях, примыкающих к ЛБК «Дикое».

•Процессы заболачивания (увеличения увлажнения) приурочены преимущественно в западной части болотного массива и проявляются на площади 2983,1 га (41,1%). •Наряду с уже отмеченными выше причинами этих процессов, следует также отметить и негативное влияние строительства дороги Пружаны-Порозово, пересекающей массив болота в его центральной части.

•В результате установки при строительстве дороги недостаточного количества водопропускных сооружений вдоль дороги наблюдается увеличение увлажнения и соответственно активизация процессов заболачивания.

•Стабильный уровень увлажнения, обеспечивающий сохранения функциональной роли болотных экосистем на прежнем уровне наблюдается на площади 1227,5 га (16,9%).

•Разнонаправленные процессы выявлены на площади 732,7 га (10,1%).


СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ

Автор выражает благодарность ОО «Ахова птушак Бацькаўшчыны», В.А. Фенчуку, к.б.н. А.В. Пучило, к.б.н. С.Ю. Шустовой, к.б.н. Н.А. Зеленкевич, к.б.н. О.В. Созинову, к.с-х.н. М.А. Ильючику, Р.В. Цвирко, Д.Ю. Жилинскому, С.А. Новик, С.Г. Русецкому, Е.В. Мойсейчик

Дгруммо Д.Г. ретроспективная оценка динамики...

Science