Лаборатория по мониторингу лесных экосистем

Создана в 2009 г. по инициативе чл.-корр. РАН Ф.А. Темботовой

Основные задачи:

• Изучение современного состояния и пространственно-временной динамики лесов в трехмерных условиях гор Кавказа;
• Изучение таксономического и типологического разнообразия лесов Кавказа;
• Изучение закономерностей пространственного распределения различных типов лесов Кавказа с учетом высотно-поясной структуры;
• Разработка современных методов мониторинга состояния и динамики лесных ценозов Кавказа.

Основные результаты

Апробирована программа мониторинга переходной зоны между верхними границами сомкнутых лесов и отдельно стоящих деревьев (Моисеев и др., 2010) на Центральном Кавказе. Впервые были проведены полевые работы на верхних пределах произрастания древесной растительности эльбрусского варианта поясности (в пределах КБР).
Начаты исследования, посвященные оценке изменчивости радиального прироста сосны Коха в ответ на колебания климатических факторов. Так, выявлено, что в периоды 1948-1950 гг., 1985-1992 гг. характеризуются минимальным радиальным приростом.

Проведена обработка климатических параметров среды за 2,5 года с использованием данных с метеостанций, расположенных в сс. Псынадаха, Заюково, Кашхатау, Хасаут, Эльбрус, Безенги.

Впервые для Центрального Кавказа с использованием дистанционной информации (космические изображения Landsat 5 TM, данные радарной топографической съемки), а также материалов полевых работ создана база данных лесных ценозов эльбрусского и терского вариантов поясности в пределах Кабардино-Балкарии. Геоботанические описания проводились в совокупности с изучением орнито-, терио-, почвенной мезофауны избранных локальных лесных участков, являющихся наиболее типичными для изученной территории . База данных содержит в себе сведения о лесной растительности, типах лесов, их локализации, занимаемой площади, а также данные по орнитофауне, териофауне и почвенной мезофауне.
Проведен анализ собранного материала по ценофлоре лесов, с выделением ее таксономической, биоморфологической, эколого-ценотоической и географической структур. Большинство отмеченных видов относится к цветковым растениям (97,27%). Анализ спектра ведущих семейств и географический анализ лесной растительности показывает ее бореальный характер. На основе собранного материала и литературных источников проведена эколого-флористическая классификация (Braun-Blanquet, 1964) лесной растительности эльбрусского варианта поясности Центрального Кавказа в пределах Кабардино-Балкарии. Составлена предварительная синтаксономия лесов района исследования, включающая 1 класс, 1 порядок, 2 союза, 2 подсоюза, 3 ассоциации.

Впервые для Северного Кавказа на основании дешифровки спутниковых снимков (разрешение 30м) проведено описание типологического разнообразия лесов Центрального Кавказа в пределах КБР. Основными типами лесных ценозов северного макросклона Центрального Кавказа являются буковые, дубовые, грабовые, сосновые и березовые формации. Соотношение описанных типов лесов за 20-летний период с 1986 г. по 2007 г. значительно изменилось. Так, если в 1986 г. оно имело вид: буковые (1): грабовые (0,51): березовые (0,44): сосновые (0,22): дубовые (0,12), то в 2007 г. иное: буковые (1,0): грабовые (0,71): березовые (0,44): сосновые (0,24): дубовые (0,36). Несмотря на то, что буковые леса так и остаются по площади доминирующими формациями, они сократились как в абсолютном (на 234 км2), так и в пропорциональном отношении (с 44% до 36%).

Общая лесистость на территории КБР, составлявшая 18,3% в 1986 г., сократилась в 2007 г. до 16,8%. Если же не учитывать лесные насаждения из неаборигенного красного дуба, которые из дубовых формаций по состоянию на 2007 г. занимали 85,52 км2, то сокращение естественной растительности произошло на 286,11 км2, или до 16,2%. Полученные данные не согласуются с литературными сведениями, согласно которым общая лесистость по разным оценкам составляла от 9,6 до 15% (Нечаев, 1960; Волкович, 1989; Шхагапсоев, Волкович, 2002; сайт Минэконом. развития КБР, 2008; Шхагапсоев, Крапивина, 2004).

Создана электронная базы данных по современному состоянию и пространственно-временной динамике лесных экосистем Центрального Кавказа (рис. 1). Полученные с помощью пространственного анализа данных дистанционного зондирования и полевых исследований материалы разбиты на иерархические группы, в основе которых лежат таблицы интерпретации разновременных снимков Landsat 7 c 1986 по настоящее время. Основой создания базы является гибридная объектно-реляционная модель данных (рис. 2), в которой объектная часть включает пространственно-временную составляющую, а реляционная часть – 189 переменных, в совокупности описывающих состояние природной среды.

Рис. 2. Реализация объектно-реляционного принципа в БД «Лесные экосистемы»

Впервые на Центральном Кавказе выявлено продвижение верхней границы леса и проведена его оценка с применением комплексного подхода, использованы дендрохронологические, лихенометрические методы исследований, а также технологии анализа дистанционной информации. Полученные результаты позволяют считать дендрохронологические данные по пяти стационарным площадкам в Баксанском ущелье характеристиками климата на мезоуровне, а по двум площадкам (Джантуган и Адыр-Су) – на микроуровне (рис. 3). Установлено, что методы нейросетевого анализа позволяют с высокой точностью распознать верхнюю границу леса (рис. 4) Исследование выполнено по Программе фундаментальных исследований Президиума РАН «Живая природа: современное состояние и проблемы развития».

Рис. 3. Динамика радиального прироста на стационарных площадках

Рис. 4. Трансекты и высотный уровень границы леса, полученные методом нейросетевого анализа

Впервые построены растровые карты оси дискриминантного анализа исследуемой территории и определена вероятность наличия трех редких видов лишайников России (рис. 9) – летарии лисьей (Letharia vulpina (L.) Hue), лобарии легочной (Lobaria pulmonaria (L.) Hoffm.), и стикты лесной (Sticta sylvatica Ach.), а также проанализированы особенности их биотопического распределения. Установлено, что наибольшая площадь оптимальных местообитаний характерна для L. vulpina (0,592 км²). Оптимальные участки практически локализуются в основном в среднегорье (в пределах 1980-2180 м над ур. м.). Выявлен вклад биоклиматических параметров, оказывающих влияние на распространение избранных видов.

На основе анализа одонтологических характеристик представителей рода лесных мышей (Apodemus Kaup, 1829) — малой лесной мыши (A. uralensis Pallas, 1811) и кавказской мыши (A. ponticus Sviridenko, 1936) в природных условиях Северного Кавказа предложен новый индекс — индикатор типа питания для грызунов (рис.). Использование индекса окклюзии (постоянное место смыкания верхних и нижних зубов) подтвердило гипотезу расхождения двух близкородственных видов A. uralensis и A. ponticus в зоне симпатрии по пищевым предпочтениям. Исследование выполнено по Программе фундаментальных исследований Президиума РАН «Живая природа: современное состояние и проблемы развития».
Состав сотрудников

Темботова Фатимат Асланбиевна
д.б.н., член-корр. РАН, научный руководитель
Пшегусов Рустам Хаталиевич
к.б.н., зав. лабораторией.
Саблирова Юлия Мухамедовна
к.х.н., с.н.с.
Ахомготов Анзор Заурбекович
к.б.н., н.с.
Моллаева Малика Зулкарныевна
б/с, стажер-исследователь
Темботов Ахмед Асланбиевич
б/с, инженер-исследователь