| |
|
|
|
| |
| №6, 2025: Раздел 1. Экология |
<< Содержание номера
<< Архив
[RUS] / [ENG]Раздел 1. Экология
Э.Г.Коломыц. Эмпирико-имитационное прогнозное моделирование в экологическом мониторинге лесных геосистем при глобальных изменениях климата
Стр.12-21
DOI:10.24412/1728-323X-2025-6-12-21
Открытый доступ к полному тексту статьи https://www.doi.org/10.24412/1728-323X-2025-6-12-21
УДК 9.929 + 57.557 + 50.502/504
ЭМПИРИКО-ИМИТАЦИОННОЕ ПРОГНОЗНОЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ В ЭКОЛОГИЧЕСКОМ МОНИТОРИНГЕ
ЛЕСНЫХ ГЕОСИСТЕМ
ПРИ ГЛОБАЛЬНЫХ ИЗМЕНЕНИЯХ КЛИМАТА
Э. Г. Коломыц доктор географических наук, профессор, ведущий научный сотрудник Института фундаментальных проблем биологии Пущинского научного центра РАН, egk2000@mail.ru, г. Пущино, Россия
Аннотация. Предложена рабочая концепция эмпирической имитации прогнозируемых сценариев лесных биогеоценозов в процедуре их наземного экологического мониторинга при глобальных изменениях климата. Пространственный функциональный мониторинг лесов базируется на эмпирически установленных локальных ландшафтно-экологических связях, которые рассматриваются в качестве механизмов метаболических реакций лесных сообществ на определенные климатические тренды. Представлена система этих связей, используемая в прогнозной процедуре. Установлено локальное отображение регионального биоклиматического тренда гидро-термоэдафической системой биогеоценозов. Рассмотрена полизональность локальных геосистем как способ их реакции на изменения климата. На основе гидротермического ординационного анализа выявлены климатогенные изменения дискретных параметров биологического круговорота. Ландшафтно-экологический прогноз представлен системой операций с климатическими нишами изучаемых объектов. В расчетных моделях ход прогнозируемых процессов воспроизводится с помощью их имитации пространственно распределенными параметрами базовых экологических ниш, в соответствии с фундаментальными свойствами эргодичности природной среды. Отмечены определенные временныʹе ограничения эмпирико-имитационного метода ландшафтно-экологического прогнозирования и намечены возможные пути их преодоления.
Ключевые слова: глобальные изменения климата, лесные геосистемы, экологические ниши, базовые ландшафтно-экологические связи, эмпирико-имитационный метод географического прогнозирования.
Abstract. A working concept for empirical imitation of predicted scenarios of forest biogeocoenoses in the procedure of their ground-based ecological monitoring under global climate change is proposed in the paper. Spatial functional monitoring of forests is based on empirically established local landscape-ecological relationships, which are considered as mechanisms of metabolic responses of forest communities to certain climatic trends. A system of these relationships used in the forecast procedure is presented. A local reflection of the regional bioclimatic trend by the hydro-thermo-edaphic system of biogeocoenoses is established. The polyzonality of local geosystems as a way of their response to climate change is considered. Based on hydrothermal ordination analysis, climatogenic changes in discrete parameters of the biological cycle are revealed. Landscape-ecological forecast is presented as a system of operations with climatic niches of the studied objects. In computational models, the course of predicted processes is reproduced by simulating them using spatially distributed parameters of basic ecological niches, in accordance with the fundamental properties of environmental ergodicity. Certain temporal limitations of the empirical-simulation method of landscape-ecological forecasting are identified, and possible ways to overcome them are outlined.
Keywords: global climate change, forest geosystems, ecological niches, basic landscape-ecological relationships, empirical-simulation method of geographical forecasting
1. Швиденко А.З. Глобальные изменения и российская лесная таксация // Лесная таксация и лесоустройство. – 2012. T. 47. № 1. – С. 52–75.
2. Розенберг Г.С. Модели в фитоценологии. – М.: Наука, 1984. – 265 с.
3. Чертов О.ГО., Комаров А.С., Надпорожская М.А. ROMUL – модель динамики органического вещества в лесных и торфяных почвх и ее программная реализация // Моделирование динамики органического вещества в лесных экосистемах. – M.: Наука, 2007. – С. 62–69.
4. Bonan G.B., Polland D., Thompson S.L. Effect of boreal forest vegetation on global climate warming // Nature, – 1992. № 359. – P. 716–718.
5. Lischke, H., Guisan, A., Fischlin, A., and Bugmann, H. Vegetation Response to Climate Change in the Alps: Modeling Studies // Views from the Alps: regional perspectives on climate change. – Cambridge, Massachusetts, USA: MIT Press, 1998. – P. 309–350.
6. Коломыц Э.Г. Экспериментальная географическая экология. Записки географа-наиуралиста. – М: КМК, 2018. – 716 с.
7. Коломыц Э.Г. Мониторинг устойчивого развития лесных экосистем в меняющемся климате. – М.: ИНФРА-М, 2024. – 547 с.
8. Сукачев В.Н. Избранные труды. Т. 1-й. Основы лесной типологии и биогеоценологии. – Л.: Наука, 1972. – 418 с.
9. Сочава В.Б. Геотопология как раздел учения о геосистемах // Топологические аспекты учения о геосистемах. – Новосибирск: Наука, 1974. – С. 3–86.
10. Швиденко А.З., Щепаченко Д.Г., Кракснер Ф., Онучин А.А. Переход к устойчивому управлению лесами России: теоретико-методические предпосылки // Сибирский лесной журнал. – 2017. № 6. С. – 3–25.
11. Горшков В.В., Горшков В.Г., Данилов-Данильян В.И., Лосев К.С., Макарьева А.М. Биотическая регуляция окружающей среды // Экология. – 1999. № 2. – С. 105–113.
12. Дьяконов К.Н. Функционально-динамическое направление в экспериментальных ландшафтных исследованиях // Изв. РАН. С ер. геогр. – 1997. № 2. – С. 62–76.
13. Израэль Ю.А., Семенов С.М., Хачатуров М.А. Биоклиматологические аспекты комплексного глобального мониторинга // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 1993. Т. XV. – Л.: Гидрометеоиздат. – С. 8–20.
14. Дьяконов К.Н. Взаимодействие структурного, эволюционного и функционального направлений в ландшафтных исследованиях // Вестн. Моск. ун-таю Сер. 5. География. – 2002. № 1. – С. 13–21.
15. Швиденко А.З.. Щепаченко Д.Г.. Нильссон С.. Болуй Ю.И. Таблицы и модели хода роста и продуктивности насаждений основных лесообразующих пород Северной Евразии (нормативно-справочные материалы). – М.: Междунар. ин-т прикладного системного анализа. 2008. – 885 с.
16. Hansen J.. Sato M.. Ruedy R.. et al. Climate simulations for 1880–2003 with GISS model E // Climate Dynamics. – 2007. Vol. 29. – P. 661–696.
17. Pope V.D., Gallani M.L., Rowntree P.R., and Stratton R.A. The impact of new physical parametrizations in Hadley Centre climate model – HadCM3 // Climate Dynamics. – 2000. Vol. 16. – P. 123–146.
18. Paris Agreement. Conference of the Parties Twenty-first session. Paris, 30 Nov. to 11. Dec. 2015.. 19 p. http:// unfccc.int/recource/does/2015/scop21/eng/109r01.pdf.
19. Высоцкий Г.Н. Избранные труды. – М.: Сельхозгиз, 1960. – 435 с.
20. Широков А.И. Сукцессионные процессы в растительном покрове неморально-бореальных лесов на суглинистых субстратах (на примере южно-таежных лесов Нижегородского Заволжья // Восточноевропейские леса. История в голоцене и современность. Кн. 2. – М.: Наука, 2004. – С. 118–1125.
21. Розенберг Г.С., Мозговой Д.П., Гелашвили Д.Б. Экология. Элементы теоретических конструкций современной экологии. – Самара: Ин-т экологии Волжского бассейна РАН, 1999. – 396 с
22. Девдариани А.С. Эволюционные ряды физико-географических явлений и конечные автоматы // Изв. РАН. Серия географическая. – 1969. № 2. – С. 115 –120.
23. Пузаченко Ю.Г. Методологические основы географического прогноза и охраны среды. – М.: Изд-во УРАО, 1998. – 212 с.
24. Зейдис И.М., Кружалин В.И., Симонов Ю.Г. Общие свойства динамики геосистем // Вестник МГУ. Сер. 5. География. – 2001. № 4. – С.3–8.
25. Свирежев Ю.М., Логофет Д.О. Устойчивость биологических сообществ. – М.: Наука, 1978. – 352 с.
Empirical-simulation predictive modelling of forest geosystems
in their environmental monitoring under global climate change
E. G. Kolomyts, Ph. D. (Geography), Dr. Habil., Professor, Leading Researcher at the Institute of Fundamental Problems of Biology, Pushchino Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, egk2000@mail.ru, Pushchino, Russia
References
1. Shvidenko A.Z. Globalnye izmenenija i rossiyskaya lesnaya taksatcija [Global changes and Russian forest inventory]. Forest inventory and forest management. 2012. Vol. 47. No. 1. P. 52–75. [in Russian].
2. Rosenberg G.S. Modeli v fitotcenologii [Models in Phytocenology]. Moscow: Nauka, 1984. 265 p. [in Russian].
3. Chertov O.G., Komarov A.S., Nadporozhskaya M.A. ROMUL – model dinamiki organicheskogo veshchectva v lesnyh i torfyanyh pochvah i ee programmnaya realizatciya [ROMUL – a model of organic matter dynamics in forest and peat soils and its software implementation]. Modeling of organic matter dynamics in forest ecosystems. Moscow, Nauka, 2007. P. 62–69. [in Russian].
4. Bonan G.B., Polland D., Thompson S.L. Effect of boreal forest vegetation on global climate warming. Nature. 1992. No. 359. P. 716–718.
5. Lischke H., Guisan A., Fischlin A., and Bugmann H. Vegetation Response to Climate Change in the Alps: Modeling Studies. Views from the Alps: regional perspectives on climate change. Cambridge, Massachusetts, USA: MIT Press, 1998. P. 309–350.
6. Kolomyts E.G. Experimentalnaya geograficheskaya ecologiya. Zapiski geografa-naturalista [Experimental geographical ecology. The Record of Geographer-Naturalist]. Moscow, KMK Scientific Press Ltd, 2018. 716 p. [in Russian].
7. Kolomyts E.G. Monitoring ustoychivogo razvitija lesnyh ekosistem v menyaushchemsa klimate [Monitoring the sustainable development of natural ecosystems in a changing climate]. Moscow, INFRA-M, 2024. 547 p. [in Russian].
8. Sukachev V.N. Izbrannye trugy. T. 1-y. Osnovy lesnoy tipologii i biogeotcenologii [Selected works. Vol. 1. Fundamentals of forest typology and biogeocenology]. Leningrad, Nauka, 1972. 418 p. [in Russian].
9. Sochava V.B. Geotopologiya kak razdel ucheniya o geosistemah [Geotopology as a section of the doctrine of geosystems]. Topological aspects of the doctrine of geosystems. Novosibirsk, Nauka, 1974. P. 3–86. [in Russian].
10. Shvidenko A.Z., Shchepachenko D.G., Kraxner F., Onuchin A.A. Perehod k ustoychivomu upravleniyu lesami Rossii: teoretiko-metodicheskie predposylki [Transition to sustainable forest management in Russia: theoretical and methodological prerequisites]. Siberian Forest Journal. 2017. No. 6. P. 3–25. [in Russian].
11. Gorshkov V.V., Gorshkov V.G., Danilov-Danilyan V.I., Losev K.S., Makaryeva A.M. Bioticheskaya regulyatciya okruzhauyshchey sredy [Biotic Regulation of the Environment]. Ecology. 1999. No. 2. P. 105–113. [in Russian].
12. Dyakonov K.N. Funktcionalno-dinamicheskoe napravlenie v eksperimentalnyh landshaftnyh issledovaniyah [Functional-Dynamic Direction in Experimental Landscape Studies]. Izv. RAS. Geogr. Series. 1997. No. 2. P. 62–76. [in Russian].
13. Izrael Yu. A., Semenov S. M., Khachaturov M. A. Bioklimaticheskie aspekty kompleksnogo globalnogo monitoringa [Bioclimatological aspects of complex global monitoring]. Problems of ecological monitoring and modeling of ecosystems. 1993. Vol. XV. L., Gidrometeoizdat. P. 8–20. [in Russian].
14. Dyakonov K. N. Vzaimodeystvie sytrukturnogo, evolutcionnogo i funktcionalnogo napravleniy v landshaftgnyh issledovaniyah [Interaction of structural, evolutionary, and functional directions in landscape studies]. Vestn. Mosk. Univ. Ser. 5. Geography. 2002. No. 1. P. 13–21. [in Russian].
15. Shvidenko A.Z., Shchepachenko D.G., Nilsson S., Bolui Yu.I. Tablitsy i modeli hoda rosta i produktivnosti nasazhdeniy osnovnyh lesoobrazuyushchih porod Severnoy Evrazii (normativno-spravochnye materialy) [Tables and models of the growth and productivity of plantings of the main forest-forming species of Northern Eurasia (normative and reference materials)]. Moscow, International Institute of Applied Systems Analysis. 2008. 885 p. [in Russian].
16. Hansen J. Sato M. Ruedy R., et al. Climate simulations for 1880–2003 with GISS model E. Climate Dynamics. 2007. Vol. 29. P. 661–696.
17. Pope V.D., Gallani M.L., Rowntree P.R., and Stratton R.A. The impact of new physical parametrizations in Hadley Centre climate model – HadCM3. Climate Dynamics. 2000. Vol. 16. P. 123–146.
18. Paris Agreement. Conference of the Parties Twenty-first session. Paris, 30 Nov. to 11. Dec. 2015.. 19 p. http:// unfccc.int/recource/does/2015/scop21/eng/109r01.pdf.
19. Vysotsky G.N. Izbrannye trudy [Selected Works]. Moscow, Selkhozgiz, 1960. 435 p. [in Russian].
20. Shirokov A.I. Suktcessionnye processy v rastitelnom pokrove nemoralno-borealnyh lesov na suglinistom substrate (na primere yuzhno-taezhnyh lesov Nizhegorodskogo Zavolzhya [Succession processes in the vegetation cover of nemoral-boreal forests on loamy substrates (a case study of southern taiga forests of the Nizhny Novgorod Trans-Volga Region]. East European forests. History in the Holocene and the present. Book 2. Moscow, Nauka, 2004. P. 1118–1125. [in Russian].
21. Rosenberg G.S., Mozgovoy D.P., Gelashvili D.B. Ekologiya. Elementy teoreticheskih konstruktciy sovremennoy ecologii [Ecology. Elements of theoretical constructs of modern ecology]. Samara, Institute of Ecology of the Volga Basin, Russian Academy of Sciences, 1999. 396 p. [in Russian].
22. Devdariani A.S. Evolyutcionnye ryady fiziko-geograficheskih yavleniy i konechnye avtomaty [Evolutionary Series of Physical-Geographical Phenomena and Finite Automata]. Izv. RAS. Geographical Series. 1969. No. 2. P. 115–120. [in Russian].
23. Puzachenko Yu.G. Metodologicheskie osnovy geograficheskogo prognoza i ohrana sredy [Methodological Foundations of Geographical Forecasting and Environmental Protection]. Moscow, Publishing House of the Ural Agrarian University. 1998. 212 p. [in Russian].
24. Zeidis I. M., Kruzhalin V. I., Simonov Yu. G. Obshchie svoystva dinamiki geosistem [General properties of geosystem dynamics]. Vestnik MSU. Ser. 5. Geography. 2001. No. 4. P. 3–8. [in Russian].
25. Svirezhev Yu.M., Logofet D.O. Ustoychivosty biologicheskih soobshchestv [Stability of biological communities]. Moscow, Nauka. 1978. 352 p. [in Russian].
Прикреплённые файлы:
<< Содержание номера
<< Архив
Дата последнего обновления: 11:01:26/04.07.26
|
|
 |
| |
|
| |
|
|
|
| |
|
|
|
| |
 |
ИАА "Информ-Экология" |
|
 |
| |
|
| |
|
|
| | |
| |
|
|
|
| |
|
Министерство природных ресурсов Российской Федерации |
|
|
| |
|
| |
|
|
| | |
| |
|
|
|
| |
|
Счётчик |
|
|
| |
|
| |
|
|
| | |
|
