ИНДИКАЦИОННЫЙ МЕТОД ИЗУЧЕНИЯ ЛЕСОВ Индикационные

__________
Охтинский лесной массив представляет собой целостность, в которой структура
фитомассы древесных пород-эдификаторов удовлетворительно описывается распределением
Парето в линеаризированной форме: ln m(i)= a – b.ln I, где, m(i) – масса фракции i; i – ранг
фракции: 1 – ствол; 2 – корни; 3 – ветви; 4 – листва (хвоя); а – логарифм стволовой массы
(древесина + кора), b – константа распределения фитомассы по фракциям. В статье
приведены значения а и b для Охтинского лесхоза. Величина b определяется в значительной
степени биологическими особенностями древесной породы и возрастом древостоя. Бонитет
практически не влияет на величину b, а тип леса влияет в малой степени. В условиях
Охтинского массива можно принять величину b равной 2,1 для сосняков и березняков, 1,8
для осинников. Для ельников она, по–видимому, зависит от условий местопроизрастания и
полноты древостоя. Найденные закономерности позволяют рассчитать массу углерода в
фитомассе дерева, древостоя и лесного массива в целом и по основным фракциям при
известной стволовой массе.
***
Okhtinsky forest represents a system, where the structure of the tree species phytomass is
described by the linearized Pareto equation: ln m(i)= a - b.ln i,where: m (i) – mass of the i-th
fraction; i – rank: 1 – stem, 2 – roots, 3 – branches, 4 – foliage or needles; a – logarithm of the stem
mass (wood + bark), b – constant of the phytomass distribution by fractions. The a and b values
were estimated for Okhtinsky forest. The biological characteristics of the tree species and tree stand
age affected the b value. The b value did not depend neither on the site class (bonitet) nor on the
forest type. This value equaled 2.1 for pine and birch stands and 1.8 for aspen forests. In spruce
forests, b depended on site conditions and stand basal area. Our results allow to calculate carbon
mass and its distributions by fractions in trees, tree stands and forest landscapes based on known
stem mass.
УДК 630*58.114.521.7
Дмитрий Михайлович Киреев, доктор сельско-хозяйственных наук, профессор
dmitriy.kireyev@yandex.ru
Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет
ИНДИКАЦИОННЫЙ МЕТОД ИЗУЧЕНИЯ ЛЕСОВ
Индикационный метод, компонент, элемент ландшафта, дистанционные
методы, формула экологического режима земель.
Indicatory method, component of landscape, element of landscape, remote sensing,
formula of ecological lands regime.
Индикационные методы исследований основаны на взаимосвязи между
явлениями и объектами окружающей нас природы, т. е. между индикаторами и
индикатами.
Отличительной чертой индикатора является его доступность для
непосредственного наблюдения и оценки. Индикатор лежит на поверхности, он
40
физиономичен и характеризуется отчётливыми признаками. В отличие от
индикатора, индикат скрыт от прямого наблюдения, его необходимо выявлять,
идентифицировать, давать ему необходимую природную и хозяйственную оценку.
Для установления индиката используются существующие природные взаимосвязи
между индикатором и индикатом.
Если индикатор и индикат встречаются совместно с большой частотой и
повторностью, их взаимосвязь квалифицируется как прочная и надёжная.
Наиболее прочными являются генетические взаимосвязи между компонентами
ландшафта и их элементами в пределах природного территориального комплекса
(ПТК). По этой причине подобные природные взаимосвязи мы называем
ландшафтными, а индикаторы – ландшафтными индикаторами.
В начале ХХ века под влиянием идей о природных единствах зародился
индикационный метод исследований. Первоначально внимание специалистов
было сосредоточено на растительных индикаторах, как наиболее
физиономичных и доступных для невооружённого наблюдения. Обнаружено,
что растительные индикаторы своим видовым составом, ростом и развитием,
структурой и строением растительных группировок наиболее объективно
отражают природные свойства земель, их экологические режимы.
А.А. Крюденер широко использовал фитоиндикационный метод изучения
лесов и лесных ресурсов. Он показал ряды борóв на песках и раменей на
суглинках в зависимости от степени их оводнённости. Он показал также, что
между борами и раменями (грудами) есть промежуточные категории – субори и
сурамени (сугрудки). Позже он продолжил разработку фитоиндикационного
метода применительно к инженерным изысканиям почвенно-грунтовых условий
для строительства дорожных магистралей. Им описаны индикационные свойства
наиболее известных растений-индикаторов Восточной Европы.
В тридцатые и пятидесятые годы прошедшего века П.С. Погребняк и его
последователь Д.В. Воробьёв разрабатывают классификацию лесов в зависимости
от ступеней трофности и водности земель. Они составляют списки растений –
индикаторов и дают описания типов леса европейской части СССР. Позже, в
шестидесятые-семидесятые годы, индикационный метод трансформируется в
ландшафтно-индикационный.
Учение о морфологической структуре ПТК Д.М. Киреев применяет для
изучения лесов европейской и азиатской частей СССР по дистанционным
материалам [1, 2]. Им разработан метод ландшафтных и экологических
индикаторов [3]. Сделан принципиальный вывод о том, что индикаторами лесов
являются все без исключения компоненты и элементы ландшафта, а не только
растительность [4, 5].
Методика проведения исследований. Для изучения лесов были
привлечены не только дистанционные материалы, но и обширный список
картографических
источников
информации:
общегеографических,
топографических и тематических карт. Все эти материалы содержат большой
объём сведений по ландшафтным индикаторам, индикатам и их взаимосвязям [5].
41
В работе были использованы интерпретация всех источников ландшафтной
информации,
дешифрирование
дистанционных
материалов,
проведён
совмещённый анализ дистанционных и картографических материалов, проведена
оценка прочности взаимосвязей видов растений с экологическими режимами
земель.
Результаты исследований. Все ландшафтные индикаторы разделены на
шесть групп. Первые пять соответствуют пяти основным компонентам
ландшафта: литогенной основе, атмосфере, воде, растениям, животным. Внутри
каждой группы компоненты распадаются на многочисленные элементы. Шестая
группа – это сами природные территориальные комплексы различного ранга
(фации, урочища, местности, ландшафты, области) с их природными рубежами,
строением, внутренней морфологической структурой, экологическими
режимами земель. Последнюю, шестую, группу следует назвать структурными
ландшафтными индикаторами, так как основным признаком их опознавания,
картографирования, идентификации и экологической оценки является
физиономичная структура на ландшафтных источниках информации.
Выявлены все основные ландшафтные индикаторы в порядке указанных
групп,
которые
используются
при ландшафтной
интерпретации
и
картографировании лесной территории:
1. Геологическое строение земной коры.
2. Осадочные, магматические и метаморфические горные породы,
находящиеся у дневной поверхности или вскрытые в обнажениях.
3. Почвы с их генетическими горизонтами и четвертичные
отложения, играющие роль почвообразующих и подстилающих горных
пород.
4. Минеральный и гранулометрический состав горных пород.
5. Вечная мерзлота с условиями её залегания (мощностью,
температурой, сплошностью, глубиной сезонного протаивания), ледники,
снеговой покров и его динамика.
6. Денудационные и аккумулятивные формы рельефа с их
морфологическими и морфометрическими характеристиками (высота,
уклоны, простирание поверхности, геологическое строение).
7. Гипсометрия мега-, макро-, мезо- и микроформ рельефа.
8. Тектонические структуры земной коры: планетарные разломы и
отдельности, геоблоки, трещиноватость, прогибы, флексуры, складки,
платформы, плиты, щиты, геосинклинали.
9. Регионы с основными наиболее генеральными режимами
тропосферы и приземного слоя атмосферы, высота расположения
хионосферы.
10. Регионы и районы с местными локальными режимами
атмосферы, связанные с воздушными океаническими течениями:
океаничностью, континентальностью, экспозиционностью, барьерным
влиянием гор и т. д.
42
11. Вóды поверхностные, водоемы, водотоки, сезонные режимы их
изменения, эрозионно-гидрографическая сеть в целом, грунтовые воды,
глубина их залегания, направление поверхностного, полуповерхностного и
грунтового стоков.
12. Растения и их сообщества, их связь с экологическими режимами
земель, состав, производительность и структура сообществ.
13. Следы деятельности животных и человека, биогенные формы
рельефа, тропы, очаги энтомовредителей, типы землепользования,
мелиоративные канавы, карьеры добычи различных строительных
материалов.
14. Структура ПТК, размещение и конфигурация урочищ,
местностей, фаций, физиономичных на ландшафтных источниках
информации (например, ПТК болот, их структура, очертания особенно
физиономичны на дистанционных материалах).
Особую роль приобрели индикаторы при дешифрировании и интерпретации
дистанционных материалов, использование которых расширило площадь
единовременного обзора. Одновременному анализу были подвергнуты
растительность, формы рельефа, следы деятельности животных и человека,
эрозионно-гидрографическую сеть, структуру физиономичных ПТК. Считаем, что
ландшафтная интерпретация, основное ее содержание и смысл – регистрация и
выявление очевидных взаимосвязей между элементами ландшафта и природного
территориального комплекса.
На рост и развитие растений влияют следующие экологические режимы и
субстративные свойства лесных земель: трофность (Т), водность (В), рыхлость (Р),
подвижность (П), мерзлотность (М), дренаж (Д), затопляемость (З) и
нарушенность (Н).
После определения ступеней экологических режимов дана полная формула
экологической оценки земель ПТК.
Приведём пример формулы экологического режима земли фации сырой
еловой субори с производным березняком (берёза пушистая) долгомошным
третьего класса бонитета; фация располагается в центральной части междуречья
плоской низменной озёрно-ледниковой равнины на ленточных глинах ЛужскоТосненского ландшафта на северо-западе Русской равнины:
ТВ В4 Р2 П0 М0 З0 Д1 Н1 .
В приведенном примере развитие коренного соснового древостоя
лимитируют режимы трофности, водности, дренажа и нарушенности, которые
отклонены от оптимума. При таком соотношении режимов земель могут
формироваться влажные субори с древостоем березы пушистой. При более дробных
оценках ступеней экологических режимов варьирование таксационных показателей
древостоя уменьшается.
Ландшафтные индикаторы увеличили полноту и объективность
природных характеристик и экологических оценок выявляемых ПТК, расширили
43
тематику лесоресурсных исследований. Они же дают возможность существенно
обогатить природные и экологические характеристики ландшафтных комплексов
лесов.
Разработаны методы раздельной и совместной интерпретаций
картографических и дистанционных источников.
Одним из способов установления ландшафтных взаимосвязей является
попарный совмещённый анализ различных источников информации. Этот способ
является одновременно и самообучением и самообразованием специалиста.
Работник
обучается
самостоятельному
«чтению»
дистанционной
и
картографической «литературы» по новому, ещё не изученному, ландшафту.
Происходит быстрое обогащение специалиста знаниями ландшафтных
индикационных взаимосвязей изучаемого региона [6].
В результате индикационной интерпретации источников информации
появляется возможность значительно (в разы) повысить темпы, эффективность и
точность ландшафтно-индикационного изучения и картографирования лесного
фонда, инвентаризации многообразных ресурсов лéса.
Разработанный
ландшафтно-индикационный
метод
позволил
в
достаточно короткие сроки охватить исследованиями значительные территории
ландшафтов европейской и азиатской частей России и сопредельных
территорий. На исследованные ключевые участки различных регионов
составлены ландшафтно-морфологические карты, картосхемы по космическим и
аэроснимкам, ландшафтные профили с текстовыми легендами от мелких
масштабов до детальных карт. Составленные карты стали основой решения
различных лесохозяйственных задач и тематических исследований лесов.
Понятие «лес» автор рассматривает как природный территориальный
комплекс. Лес – это не только древостой, фитоценоз, биоценоз – это единство пяти
компонентов ландшафта: литогенной основы, атмосферы, воды, растений
и животных [6].
Лес изучается на четырёх масштабных уровнях: континентальном,
региональном, локальном и детальном.
Из ландшафтного представления о лесе логически вытекает расширенное
комплексное представление о лесных ресурсах. Под лесными ресурсами следует
понимать земельные, воздушные (улучшенная лесом атмосфера), водные
(водоёмы и сток, сформировавшийся под влиянием леса), растительные древесные
и недревесные, животные источники удовлетворения потребностей человеческого
общества, накапливающиеся и хранящиеся в лесном фонде. В узком смысле под
лесными ресурсами понимаются лишь растительные ресурсы, которые
подразделяются на древесные (корни, стволы, сучья, листья, цветы и плоды
деревьев) и недревесные (кустарнички и травы с плодами, мхи, лишайники,
грибы). Растительные лесные ресурсы служат сырьём для деревообрабатывающей,
целлюлозобумажной, химической, пищевой, медицинской промышленности и др.
[4].
При оценке значимости лесов какого-либо региона Земли не всегда
приоритетной является древесная продукция. Очень часто на первый план
44
выходят курортно-оздоровительные, земельные, защитные, водоохранные и
другие ценности лесов.
Ландшафтный индикационный метод – это единственный метод, который
позволяет одновременно решать задачи изучения, картографирования, оценки и
инвентаризации всего лесного комплекса.
Ближайшей целью исследований лесов и лесных ресурсов ландшафтным
индикационным методом является изучение природной структуры территории
лесного фонда. Для этого выявляются объективно существующие природные
территориальные комплексы (ПТК), картографируются их природные рубежи,
оцениваются экологические режимы лесных земель.
В итоге этих исследований составляется серия согласованных
ландшафтных карт различного масштаба, на которых изображены ПТК
различного ранга (индивидуальные категории) и их виды, классы, типы
(типологические
категории).
Составленные
карты
сопровождаются
ландшафтными профилями и дешифрированными дистанционными снимками.
Эти материалы дают наглядное представление о морфологической структуре и
лесных землях региона, его растительном потенциале. Они являются
ландшафтной основой ведения лесного хозяйства и эксплуатации природных
ресурсов.
В легендах к ландшафтным картам даётся комплексная оценка и описание
картографируемых ПТК. В зависимости от поставленных задач может быть
охарактеризован генезис ПТК, экологический режим земель, коренные и
производные насаждения, формы рельефа и их элементы, геологическое строение,
лесоводственные особенности и т. д.
Выводы. Проведённые исследования позволяют сделать ряд выводов. На
ландшафтной основе решается комплекс практических задач, в числе которых
следующие:
1. Ландшафтные карты позволяют в короткие сроки составить
серию согласованных карт многообразных ресурсов леса: земельных,
воздушных, водных, растительных и животных. Эффективность
картосоставления, согласованность и сопоставимость тематических
карт обеспечивается единой контурной и смысловой основой
исходной ландшафтной карты.
2. Ландшафтная карта служит основой изучения динамики
лесного фонда, так как на ней изображены выделы типологических
единиц ландшафта (например, виды ландшафтных фаций, урочищ,
местностей). Насаждения этих выделов находятся на различных
стадиях развития лесных ценозов или их восстановления.
Ландшафтная основа позволяет научно обосновать динамические
(сукцессионные) ряды временнóго изменения насаждений.
3. Ландшафтная основа существенно повышает производительность и темпы инвентаризации ресурсов леса с применением
дистанционных и статистических методов.
45
4. На ландшафтной основе с учётом экологических режимов
лесных земель могут быть наиболее обоснованно назначены
лесохозяйственные мероприятия (рубки, лесные культуры,
лесозащита, мелиорация, уход и т. д.) на землях с различными
свойствами.
5. На ландшафтной основе могут экстраполироваться
положительные или отрицательные результаты ведения лесного
хозяйства на аналогичные ландшафты одного вида, класса и типа с
разработкой обоснованных
региональных рекомендаций
и
нормативов. Кроме ландшафтного подхода удовлетворительных и
научно обоснованных методов экстраполяции не существует.
6. Лесные земли любого региона очень разнообразны по своим
природным свойствам и экологическим режимам. Ландшафтная
основа обеспечивает организацию научно обоснованной системы
регионального
землепользования,
которое
планируется
в
максимальном соответствии с природными свойствами лесных
земель. При этом достигается наибольший экономический эффект и
наименьший ущерб окружающей среде.
7. Ландшафтная основа позволяет организовать дистанционноназемный мониторинг лесов. Знание природной структуры и
подверженности различных насаждений и лесных земель внешним
воздействиям позволяет охватить слежением всю лесную территорию
и организовать наблюдения с наименьшей затратой средств.
Экономия средств достигается за счёт выборочного наблюдения за
лесами, подверженными вредным воздействиям.
8. ПТК любого региона создают экологические рамки для
развития определённых видов растений и животных. Поэтому
ландшафтная основа – это в то же время жёсткий каркас для изучения
биоразнообразия и его динамики под воздействием внешних
факторов. На ландшафтной основе могут выделяться эталонные
объекты для установления заповедного режима различной строгости
с целью сохранения региональных памятников природы с их
биоразнообразием.
Ландшафтная основа тематического изучения лесов составляется однажды,
она не требует периодического обновления, как планы лесонасаждений. Как
жёсткий природный и земельный каркас она затем может многократно
использоваться для постоянной и непрерывной лесоинвентаризации, обновлении
сведений о состоянии лесного фонда [7].
Применение индикационного метода экономит трудовые затраты на
проведение разнообразных изысканий и оценку ресурсов тайги. Экономия средств
и ускорение темпов работ с одновременным повышением их точности происходит
за счёт интенсивного использования многообразных дистанционных
и картографических источников информации. Ландшафтная интерпретация этих
46
источников позволяет выполнить основной объём работ по изучению лесов
камерально. Полевые работы выборочно в ограниченном объёме проводятся для
проверки правильности камеральной интерпретации.
Сделан принципиальный вывод о том, что индикаторами лесов являются
все без исключения компоненты и элементы ландшафта, а не только
растительность [4, 5].
Следствием такого вывода стало привлечение для изучения лесов не только
дистанционных материалов, но и обширного списка картографических
источников информации: общегеографических, топографических и тематических
карт. Все эти материалы содержат большой объём сведений по ландшафтным
индикаторам, индикатам и их взаимосвязям [5, 7].
Библиографический список
1. Киреев, Д. М. Ландшафтный метод изучения лесов по аэроснимкам [Текст] / Д.М.
Киреев // Ландшафтный сборник: Сб. ст. / Под ред. проф. Н.А. Солнцева. – М.: изд-во МГУ,
1973. – С. 256-271.
2. Киреев, Д. М. Методы изучения лесов по аэроснимкам [Текст] / Д.М. Киреев. –
Новосибирск: Наука, 1977. – 212 с.
3. Киреев, Д.М. Метод экоиндикаторов. Методы изучения лесов по аэроснимкам
[Текст] / Д.М. Киреев. – Новосибирск: Наука СО, 1977. – С. 53-84.
4. Киреев, Д. М. Эколого-географические термины в лесоведении (словарь –
справочник) [Текст] / Д.М. Киреев. – Новосибирск: Наука СО, 1984. –182 с.
5. Киреев, Д. М. Лесное ландшафтоведение. Текст лекций. Научное издание [Текст] /
Д.М. Киреев. – СПб: изд-во СПб ГЛТА, 2002. – 238 с.
6. Киреев, Д.М. Ландшафтоведение. Лесное ландшафтоведение. Учебно-научное
издание [Текст] / Д.М. Киреев. – СПб: изд-во СПб ГЛТА, 2007. – 604 с.
7. Киреев, Д.М. Индикаторы лесов. Под ред. проф. Д.М. Киреева. Научное издание
[Текст] / Киреев Д.М., Лебедев П.А., Сергеева В.Л. – СПб: изд-во СПб ГЛТУ, 2011. – 400 с.
__________
Статья посвящена индикационному методу изучения лесов. В качестве индикаторов
лесов рассмотрены компоненты, элементы ландшафта и морфологическая структура
ландшафтных комплексов. Метод предусматривает интенсивное использование
аэрокосмических и картографических материалов. Индикационный метод снижает затраты
на ресурсную, экологическую оценку лесов, инвентаризацию и дистанционно-наземное
картографирование.
***
In prepared article to representation about landscape indicators of forests and their use for an
estimation of the forest graund and diverse natural forest resources. Indicator properties of wood
and nonwood plants are considered, their ecological grouping is given. The program and a
technique of indicator works with wide use of existing remote and cartographical sources of the
information is described. The developed landscape indicator method has allowed capturing in short
enough terms landscape researches considerable territory of the European and Asian parts of
Russia.
47