ИСТИНА

Целью проекта является выявление закономерностей пространственной организации почвенного и растительного покровов лесостепи горных систем Урала и Южной Сибири; особенностей их сопряженного развития в цепочке: почвенный горизонт – фитоценотические характеристики сообществ, почвенный индивидуум – растительное сообщество, элементарный почвенный ареал – растительная ассоциация, элементарная почвенная структура – гетерогенная структура сообщества; количественная оценка разнообразия компонентов почвенного и растительного покровов как отражение состояния ландшафта в целом, его устойчивости к изменению физико-географических условий среды и антропогенным нагрузкам.Работа будет основана на собранных ранее руководителем и исполнителями проекта оригинальных полевых материалов по горной лесостепи Урала, гор Южной Сибири, дополненных в рамках исследования, данных дистанционного зондирования Земли, тематических карт.

The aim of the project is to identify patterns of spatial organization of soil and vegetation in the forest-steppe of the mountain systems of the Urals and Southern Siberia; features of their conjugate development in the chain: soil horizon - phytocenotic characteristics of communities, soil individual - plant community, elementary soil area - plant association, elementary soil structure - heterogeneous community structure; quantitative assessment of the diversity of components of soil and vegetation cover as a reflection of the state of the landscape as a whole, its resistance to changes in physical and geographical environmental conditions and anthropogenic stresses. The work will be based on the original field materials collected by the project manager and executors on the mountain forest-steppe of the Urals, mountains of Southern Siberia, supplemented as part of the study, Earth remote sensing data, thematic maps.

В рамках исследований по проекту планируется выявить общие принципы, определяющие закономерности пространственной организации растительного и почвенного покровов лесостепи горных систем Урала и Южной Сибири на разных уровнях их организации: почвенный горизонт – фитоценотические характеристики сообществ; почвенный индивидуум – растительное сообщество; элементарный почвенный ареал – растительная ассоциация; элементарная почвенная структура – гетерогенная структура сообщества. В силу физико-географических различий будут также выявлены особенности формирования фитоценотического и почвенного разнообразия разных регионов, связанные с региональными градиентами экологических условий. На основе сопряженного анализа карт растительности и почв планируется создание крупномасштабной карты экосистем ключевых участков горной лесостепи, что внесет вклад в тематическое картографирование горных территорий и позволит провести комплексную оценку растительности и почв на топологическом уровне. В методологическом плане будут апробированы и верифицированы подходы к выявлению черт сопряженного развития растительности и почв, а также подходов к количественной оценке их разнообразия.

Работа основана на методологической базе, разработанной в рамках учения об иерархической организации ландшафта (Солнцев, 2000; Николаев и др., 2008), концепции экосистем и связи структуры растительного покрова и его ценотического разнообразия с эколого-географическими факторами среды (Сочава, 1979; Огуреева, 2016), межкомпонентных связях в системе почва-растительность на биогеноценотическом уровне (Карпачевский, 1977),теории структур почвенного покрова (Фридланд, 1972), генетико-эволюционного моделирования пространственной организации почвенного покрова (Горячкин, 2010) и его функциональной составляющей (Козловский, 2003). Оценка разнообразия компонентов почвенного и растительного покровов будет проводиться с применением современного комплекса геостатистических методов (Wackernagel, 2003; Lark, 2012;) и расчета индексов разнообразия (Уиттекер, 1980; Ibanez, 1995; Пузаченко, 2002). Картографирование почвенного покрова, растительности будет проведено с применением методов цифровой картографии и с привлечением данных дистанционного зондирования Земли. Карта экосистем ключевых участков будет получена путем сопоставления растительного и почвенного компонентов, выявленных сопряженностей их характеристик и свойств, сравнения картографических выделов на геоботанических и почвенных картах. Основными методами исследования будут являться сравнительно-географический, комплекс полевых, дистанционных, статистических, химико-аналитических и картографических методов.

Анализ пространственной структуры экосистем лесостепного пояса Западного Алтая, выполненный на основе цифрового картографирования с применением многомерного анализа дистанционных данных и полевых описаний почв и растительности, позволяет сформулировать следующие выводы:(1)на основании моделей растительно- и почвенно-ландшафтных связей Драгунского плато выявлено, что абсолютная высота явилась общим фактором пространственной дифференциации компонентов почвенного и растительного покрова. Для почв дополнительными факторами явились угол наклона склона, экспозиция и значения показателя яркости (по снимку Landsat 5 за октябрь 2011), для растительности - расширенный вегетационный индекс (по снимку Landsat 8 за август 2014), показатель влажности (по снимку Landsat 8 за август 2014) и показатель яркости (по снимку Landsat 8 за февраль 2015). Общая точность моделей составляет 73% (для растительного покрова) и 64% (для почвенного покрова);(2) фоновую роль в растительном покрове лесостепного пояса играют кустарниковые заросли и разнотравные луга, среди которых преобладают карагановые сообщества и ежовые луга, занимающие суммарно почти половину от общей площади ключевого участка. Собственно степи имеют локальное распространение, характеризуя региональные особенности лесостепного пояса Западного Алтая, формирующегося в условиях повышенного увлажнения. Это находит отражение и в структуре экосистем, в составе которых преобладают экосистемы карагановых сообществ на комбинациях с высокой долей переувлажненных почв (темногумусовые глеевые, черноземы квазиглеевые) и ежовых и костровых разнотравных лугов, формирующихся на комбинациях черноземов глинисто-иллювиальных и квазиглеевых;(3)анализ компонентного состава экосистем свидетельствует об ограниченной возможности индикации компонентов почвенного покрова по растительности: четкой приуроченностью к определенным комбинациям почв характеризуются только осиновые леса, вейниковые луга, овсецовые и стоповидноосоковые степи, а суммарная площадь таких экосистем на ключевом участке составляет менее 10%. В наиболее широком диапазоне почвенных условий произрастают ежовые разнотравные луга и лиственничные леса, равно как и на комбинации почв литоземов с темногумусовыми почвами и комбинации черноземов глинисто-иллювиальных, темногумусовых почв и литоземов встречается наибольшее разнообразие растительных сообществ;(4)ландшафтная карта, полученная экспертным методом, и карта экосистем, выполненная на основе цифрового картографирования с применением многомерного анализа дистанционных данных и полевых описаний почв и растительности, характеризуются высокой степенью совпадения компонентного состава природно-территориальных комплексов и их пространственного положения. Соответствие результатов экспертного и цифрового картографирования открывает возможность создания карт экосистем сопредельных территорий со схожими факторами среды, в условиях отсутствия полевого опробования на основании полученных моделей растительно- и почвенно-ландшафтных связей.