Back to top

Продуктивность растительного покрова

×

Продуктивность экосистем лежит в основе всех трофических пирамид и пищевых цепей, обеспечивает передачу по ним вещества и энергии. Формирование запаса фитомассы и первичной продукции дает оптимальные для биосферы параметры баланса углерода, КПД утилизации фотосинтетически активной радиации, нормальное функционирование биоты и природных экосистем, продуцирование биологических ресурсов — строительной и топливной древесины, естественных кормов для скота, технического, пищевого и лекарственного сырья.

По результатам реализации Международной Биологической программы был накоплен обширный материал по прямым измерениям биологической продуктивности тундр и лесов. В 70–80 гг. ХХ в. начали формироваться базы данных по продуктивности (Институт географии РАН, Институт леса и древесины СО РАН, Институт лесоведения РАН, Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН, а за рубежом — Международный институт системного анализа, Австрия) и др. Материалы базы данных продуктивности экосистем СССР (а позднее — России), формирование которой начато в 1978 г. в лаборатории биогеографии Института географии РАН на основе библиографических справок и выписок, собранных Н.И. Базилевич, были обобщены [13, 15] и размещены на сайте [197].

Международные программы «Человек и Биосфера» и Геосферно-Биосферная позволили оценить параметры антропогенной трансформации биосферы, вклад человека в потери ее первичной продукции, дали экологам мощный инструмент мониторинга меняющихся физических, химических и биологических параметров окружающей среды и выявления в них антропогенной составляющей.

В последние десятилетия для картографического синтеза данных по продуктивности наземных экосистем стали применять методы вычисления вегетационных индексов (в том числе индекса NDVI). Они заключаются в выделении на космических спектральных снимках зеленой растительности с помощью простого арифметического преобразования и относятся к полностью автоматизированным методам, в которых участие пользователя ограничивается лишь одним последним этапом — идентификацией выделенных объектов. Устой чивая корреляция между показателем NDVI и продуктивностью для различных типов экосистем позволяет многим авторам перейти и к абсолютным величинам запасов и продукции фитомассы. В то же время следует отметить, что ни NDVI, ни другие методы дистанционного анализа продуктивности экосистем не заменяют их натурных измерений и не способны, на наш взгляд, провести корректный картографический синтез данных по продуктивности наземных экосистем.

Представленные карты построены по оригинальным данным о запасах и продукции фитомассы по 2700 пробным площадям, отражающим практически все разнообразие природных зональных и интразональных экосистем Северной Евразии, в том числе в их актуальном состоянии.

Для карты продуктивности «восстановленного растительного покрова» используются данные о параметрах продуктивности зональных (Таблица, с. 43) и интразональных природных ненарушенных экосистем, которые экстраполируются на контура исходной растительности (до ее трансформации человеком). Параметры первичной продукции природной экосистемы и сформировавшейся на ее месте производной экосистемы в одинаковых физико=географических условиях будут близки (например, у девственной тайги и у образовавшегося после вырубки луга). Максимальные значения продукции фитомассы «восстановленного растительного покрова» на территории России превышают 22 т/га в год, они свойственны экосистемам широколиственных лесов и луговых степей. Большая часть европейской территории России, юг Сибири и Дальнего Востока (всего 18,5% площади страны) характеризуются продуктивностью «восстановленного растительного покрова» свыше 10,6 т/га в год.

Карты продуктивности «актуального растительного покрова» строятся с учетом пропорции ареалов антропогенных нарушений экосистем и расчетов потерь запасов и первичной продукции в связи с антропогенной трансформацией. Расчеты показывают, что продукция фитомассы «актуального растительного покрова» на территории России существенно ниже продуктивности «восстановленного растительного покрова». Максимальные значения не достигают 20 т/га в год, а экосистемы с продуктивностью «актуального растительного покрова» свыше 10,6 т/га в год занимают менее 8% общей площади.

Антропогенные модификации экосистем имеют значительное площадное покрытие, особенно в европейской части России. Они формируют индивидуальные, часто даже аномальные по сравнению с зональными, продукционные характеристики, которые, несмотря на это, могут иметь существенное экстраполяционное значение.

Результаты натурных измерений параметров продуктивности тундровых, лесных и степных, болотных и горных экосистем России имеют в целом сравнительно низкую экстраполяционную ценность в связи с рядом причин:

  • ориентацией при выборе пробных площадей на условно репрезентативные местообитания и их субъективные оценки как «зональные тундры», «зональные типы леса», «плакорные степи» и пр.;
  • приуроченностью многих пробных площадей для оценки продуктивности к долинным комплексам крупных и средних рек, что существенно снижает ареал экстраполяции данных, а также дает неправильное представление о продукционных параметрах собственно зональных лесов;
  • недоучетом пространственной дифференциации экосистемного покрова, обусловленной мезорельефом (преобладание по площади транзитных ландшафтов);
  • предпочтением при размещении учетных площадей участков, находящихся на заповедных территориях с ограниченным хозяйственным использованием, что ограничивает возможности для экстраполяции результатов и пространственных оценок;
  • отсутствием корректировки первичных данных в соответствии с сукцессионным статусом экосистемы (положением в ряду антропогенной трансформации и сукцессии).

Все это свидетельствует о необходимости учета «экстраполяционной ценности» полученных первичных данных при региональных, национальных и глобальных оценках и построении карт продуктивности разного масштаба. В прикладном отношении карты (как для «актуального», так и «восстановленного растительного покрова») важны для организации территориальной охраны биоразнообразия, проведения реинтродукции копытных млекопитающих, планирования экологической реставрации природных экосистем до близкого к исходному состояния, а также восстановления продукционного потенциала зональных почв, в первую очередь черноземов. Использование этих карт в комплексных экологических и почвенно-географических атласах, в том числе цифровых [6], показывает их полезность и информационное значение для сравнительного анализа и интегральных оценок.

А.А. Тишков


  • Продуктивность актуального растительного покрова, масштаб 1:40 000 000
  • Продуктивность восстановленного растительного покрова, масштаб 1:40 000 000