Теоретические положения и методические принципы

Антропогенные воздействия резко увеличивают фрагментацию растительного покрова, что затрудняет проведение мониторинга традиционными методами. В горных условиях проблема организации мониторинга еще более усложняется. Причина этому -  многообразие природных ландшафтов и типов лесорастительных условий, в каждом из которых интенсивные рубки и другие формы антропогенного воздействия приводят к формированию чрезвычайно мозаичного по структуре растительного покрова. В связи с этим традиционный подход к мониторингу  состояния растительности, основанный на небольшом количестве пробных площадей, характеризующих отдельные (часто случайные) стадии дигрессивно-демутационных смен, без учета направлений динамики, оказывается чрезвычайно малоинформативным и не отвечает всем требованиям. Типологической группой Ботанического сада УрО РАН предлагается на основе принципов генетической типологии (Колесников, 1956; Санников, 1970; Цветков, 2009; Фильрозе и др., 1999) структурирование огромной информации о динамике лесов в удобной для пользователя форме (в виде спектров рядов развития биогеоценозов) и корректное проведение самого анализа современными статистическими методами (Okland, Eilertsen, 1993; Уланова, 1995) и методами нелинейной динамики (Гилмор, 1984; Быстрай, Пивоваров, 1989). Традиционные статистические методы анализа данных позволяют корректно проводить сравнение текущего состояния описываемых лесных экосистем, оценивать достоверность различий между ними, но не пригодны для получения их динамических характеристик, прогноза будущих состояний, оценки устойчивости развития. В связи с этим для целей мониторинга привлекаются методы нелинейной динамики. В основе разрабатываемых методик лежат работы И. Пригожина (1973), Р. Гилмора (1984) и др. Разрабатывается теоретико-методическая основа для универсального подхода к описанию, анализу и моделированию экосистем (Ланкин, Иванова, 2011). Для моделирования привлекаются методы Концепции Адаптивной Самоорганизации сложных природных систем (КАС) (Ланкин, Хлебопрос, 2001; Ланкин, 2009). Верификация моделей проводится на основе оригинального отечественного направления лесной науки – генетической лесной типологии (Колесников, 1956).

Таким образом, для целей мониторинга типологической группой Ботанического сада УрО РАН разрабатывается принципиально новый комбинированный подход: синтез генетической лесной типологии и синергетики (нелинейной динамики), который обеспечит объективную оценку устойчивости природных экосистем и обоснованное прогнозирование их состояния (Иванова, Быстрай, 2010Иванова и др., 2011; Lankin, Ivanova, 2012Ланкин, Иванова, Баcканова, 2012; Lankin, Ivanova, Baskanova, 2012). Он позволит выявлять кризисные ситуации в развития лесов и своевременно проводить необходимые природооохранные мероприятия. 



Фильрозе Е.М., Иванова Н.С. Методические принципы мониторинга антропогенной трансформации горных темнохвойных лесов Южного Урала // Экологические проблемы промышленных регионов. Тезисы научно-технической конференции на международной выставке “УРАЛЭКОЛОГИЯ-ТЕХНОГЕН-99”. Екатеринбург, 1999. С. 88-89.

Трансформация лесов - одно из наиболее значимых проявлений общего процесса антропогенной трансформации биосферы. Представляется остро актуальной проблема оценки уровня и тенденций изменений лесов. Для этого необходимо, прежде всего, получить представление о специфике лесообразовательных процессов, региональных, экотопических, биогеоценотических - естественных и антропогенных. Обширнейший материал для такого познания дает лесоустройство. Необходима лишь соответствующая организация лесоустроительных материалов с обособлением генетических (динамических) рядов формирования растительности.

Основываясь на принципах генетической классификации, предложена гибкая многомерная иерархическая система типологических таксонов, рассчитанная на использование как в научных, так и прикладных целях (Фильрозе, 1958, 1967, 1983; Фильрозе и др., 1990). Первые варианты схем были использованы при устройстве объектов в Челябинской области 40 лет назад. С тех пор они систематически применяются лесоустроителями и организаторами лесного производства во всех лесхозах Челябинской области, а также в отдельных лесхозах Башкирии и Свердловской области.

В типологических таксонах с помощью системы буквенных и цифровых обозначений предусмотрена возможность показать принадлежность любой территории к той или иной зоне, подзоне, провинции, высотному поясу, флористическому комплексу биогеоцезов, эдафическому и гидрологическому комплексу лесорастительных условий разного ранга (классы, группы, типы); предусмотрена возможность выделения и систематизации данных для любых сочетаний таксонов, в том числе пользуясь их комбинацией из любых, разных иерархических уровней. В этой системе таксонов показаны и этапы формирования растительности по ее элементам. Так для древостоев различаются варианты коротко-производных, длительно- и устойчиво-производных древостоев, формирующихся в процессе антропогенных смен из коренных (условно-коренных); аналогичный принцип использован для характеристики процессов естественного возобновления древесных видов, а также выделения стадий трансформации нижних ярусов лесных фитоценозов.

Гибкость предложенной системы таксонов дает самые широкие возможности их комбинаторики, соответственного изучения соотношений между ее элементами как в статике, так и в динамике. За 40-летний период использования генетической классификации на Урале существенно изменилось техническое оснащение лесоустройства. Внедрение современной компьютерной техники безгранично расширяет возможности многопланового анализа материалов лесоустройства, позволяет реализовать потенции генетической классификации. Заметим, что в этом случае радикально меняется и представление о типе леса: его содержание вырывается из традиционных рамок. Для осуществления намеченных возможностей, которые позволят осуществить автоматизированный мониторинг лесов и прогнозировать их динамику, необходим отказ от стандартов статичной системы характеристик, принятых в современных производственных инструкциях. Чтобы реализовать возможности информационного и технологического прогресса, нужна соответствующая смена парадигмы.