Государственное задание 2021-2025 гг.
Тема: Факторы и процессы пространственно-временной организации природных и антропогенных ландшафтов
ЦИТИС: 121051300176-1
Научный руководитель – член-корреспондент РАН профессор К.Н. Дьяконов.
Подтемы:
Анализ синхронности и асинхронности процессов в геосистемах на локальном, региональном и глобальном уровнях (Руководитель - член-корр. РАН, проф. К.Н. Дьяконов)
Региональные модели геосистемных взаимодействий (Руководитель - доц. А.Н. Иванов)
Ландшафтно-экологические основания территориального планирования (Руководитель - проф. А.В. Хорошев)
Естественная и антропогенная эволюция ландшафтов (Руководитель - ведущий научный сотрудник В.А. Низовцев)
Задачи исследований в 2022 году
1) исследования закономерностей функционирования и эволюции ландшафтов в зависимости как естественных факторов (геофизических, геохимических, биогенных, физико-географических и т.д.), так и антропогенных (природопользования, позиционных и пр.);
2) установление роли геофизических, астрофизических и иных факторов в пространственно-временной организации природных ландшафтов;
3) анализ использования геофизических методов для установления и корректирования подповерхностных ландшафтных границ;
4) выявление закономерностей пространственно-временной организации островных геосистем Северо-Западной Пацифики на основе ландшафтного подхода;
5) разработка метода оценки зависимости внутриурочищного варьирования фитомассы ландшафтов степной зоны от ландшафтного соседства и климатических колебаний;
6) определение оптимального сочетания элементов городского ландшафта для повышения средостабилизирующих и регулирующих функций городских геосистем;
7) ландшафтное обоснование организации участков карбонового полигона “WAY-CARBON” в Чеченской республике;
8) модернизация концепции эстетики ландшафта и разработку методики оценки эстетических свойств ландшафта как традиционными полевыми методами, так и методами, связанными с ГИС-технологиями;
9) разработка рекомендаций по организации системы комплексного рекреационного мониторинга ландшафтов при развитии экотуризма в ООПТ Камчатского края;
10) выявление основных закономерностей развития лесных и болотных геосистем полесских ландшафтов Восточно-Европейской равнины в голоцене и выявление роли пожаров в их эволюции;
11) выявление основных закономерностей развития и динамики накопления углерода болотных геосистем полесских ландшафтов Восточно-Европейской равнины в голоцене;
12) разработка методологии эволюционного ландшафтоведения и методов картографирования эволюции и исторической динамики ландшафтов;
13) разработка метода оценки зависимости пространсвтенного варьирования и временной изменчивости фитомассы заповедных и сельскохозяйственных ландшафтов степной зоны от ландшафтного соседства и климатических колебаний;
14) разработка методологии функционального анализа ландшафтной структуры для целей территориального планирования с позиций концепции полиструктурности ландшафта
Используется понятийная база, общие подходы и конкретные методики, разработанные в рамках учений о природных и природно-антропогенных ландшафтах, его структурно-генетического, функционально-динамического и эволюционного направлений. Сочетание полевых методов (ландшафтных, исторических, археологических, палеопедологических, историко-геоботанических и других) с камеральными (анализ архивных, картографических, аэрокосмических, фондовых материалов с использованием ГИС-технологий) позволяет охватить весь спектр естественных и антропогенных изменений ландшафтов в их взаимной связи на локальном, региональном и глобальных уровнях. Используются авторские методические разработки по ландшафтному и тематическому картографированию.
Основные результаты исследований 2022 года
Подтема 1: Анализ синхронности и асинхронности процессов в геосистемах на локальном, региональном и глобальном уровнях
Установлено негативное влияние современного роста интенсивности галактических космических лучей на здоровье населения. Обнаружено неизвестное ранее глобальное явление – демографические последствия современного роста интенсивности галактических космических лучей, выражающиеся в снижении рождаемости и увеличении смертности женщин в результате ионизации X-хромосом высокоэнергичными частицами. Согласно предварительной оценке, рост интенсивности галактических космических лучей по величине потерь населения в мире на порядки превосходит все стихийные бедствия, вместе взятые.
Выявлено влияние многолетней динамики сезонных климатических условий на фитопродуктивность геосистем локального уровня. Ведущими факторами, влияющими на биопродуктивность геосистем на Севере, выступают температура и атмосферные осадки. Выявлено, что большая часть дендрохронологий коррелирует между собой, но различия между буграми пучения значительны. Установлена отрицательная связь между приростами деревьев и зимними температурами воздуха, что объясняется более глубоким промерзанием почв и поздним началом вегетационного периода. В годы с особо высоким или низким фоном температур воздуха или осадков режим функционирования ландшафта распадается на разные варианты в зависимости от морфологических свойств урочищ. Выявлены статистические связи между ландшафтной структурой и изменчивостью приростов кедра в мерзлотно-бугристых северотаежных ландшафтах Западной Сибири. Дендрохроноиндикация функционирования локальных геосистем в условиях изменения климата свидетельствует о непостоянной зависимости древостоев от морфологических параметров бугров пучения. Исследовано влияние дефляционного процесса аккумуляции (засыпания песком деревьев) на их годичный радиальный прирост.
Подтема 2: Региональные модели геосистемных взаимодействий
Составлен обзор практики применения геосистемного подхода к изучению структуры и функционирования ландшафтов, в ХХI веке в России.
Установлены основные факторы, определяющие главные особенности структурно-функциональной организации геосистем о. Матуа (Курильские острова).
Анализ литературы по методикам и результатам подповерхностного геофизического зондирования почв и отложений в разных ландшафтах выявил, что использование по отдельности магнитометрии, электроразведки и георадарных методов не всегда достаточно надежно выявляет подповерхностные ландшафтные границы, вследствие недостаточной контрастности геофизических параметров и пространственного разрешения методов.
Изучены особенности зимнего состояния ПТК полигона “Way Carbon» Чеченской республики для обоснования организации мониторинга. Выявлены факторы формирования ПТК и особенности их зимнего состояния на участке в равнинной части и на склонах в среднегорной Макажойской котловине. Определены различия в пространственной структуре и состоянии ПТК склонов котловины, обусловленные экспозицией, формой рельефа и типом использования.
Выявлены основные факторы, закономерности пространственной структуры и особенности функционирования ПТК модельных участков субсредиземноморских ландшафтов ФГБУ «Заповедник Утриш» (Краснодарский край). Охарактеризована структура двух предгорно-приморских ландшафтов, выделены наиболее ценные ПТК. Определены запасы травянистой фитомассы, ее зольность и запасы в ней минеральных веществ как важных показателей функционирования ПТК модельных профилей-трансект.
В бассейне Теберды (Карачаево-Черкесская республика) установлены особенности начальных стадий восстановительных сукцессий на мониторинговых площадках в местах воздействия селей и лавин в связи с ослаблением их активности за период с 2016 г.
Разработан и реализован (на примере Оренбургской области) метод оценки зависимости внутриполевого варьирования фитомассы агроландшафтов степной зоны от ландшафтного соседства и климатических колебаний. Позиционный фактор реализуется через регулирование скорости ветра и метелевого переноса снега лесополосами. Методами мультирегрессионного анализа (для поясов удаленности от фактора влияния) и географически взвешенной регрессии распознаются секторы ландшафта, отличающиеся по тесноте связи между характеристиками функционирования (зависимая переменная) и позиционными факторами (независимые переменные).
Описан функционально-динамический подход к выделению ландшафтных границ, который опирается на использование временного ряда данных для определения диапазона и повторяемости возможных состояний геосистемы. Разработан и реализован (на примере степного ландшафта заповедника "Оренбургский") метод распознавания стабильных и пульсирующих границ типов фитопродукционного функционирования. Анализ «горячих пятен» (Hot Spots analysis) повышенной фитомассы дает возможность по функционально-динамическим характеристикам, полученным дистанционно, детализировать структуру геосистем и выявить взаимодействие векторной и ячеистой форм пространственной упорядоченности.
Установлено, что целостность однотипного реагирования степного ландшафта на гидротермические флуктуации возрастает в засушливые периоды. Однотипное функционирование на малых временных интервалах характерно для периодов с нарастанием стрессовых факторов дефицита влаги и тепла.
Для заповедных степных ландшафтов Оренбургской области установлена неравнозначность пространственных факторов изменчивости функционирования в условиях заповедного режима и пастбищного воздействия. Заповедный режим стабилизирует динамику фитомассы за счет более высокой подчиненности климатическим процессам ландшафтного масштаба. На выпасаемых участках более характерны частые смены вариантов приращений фитомассы и усиливается зависимость от локальных факторов – каменистости, уровня грунтовых вод.
Подтема 3: Ландшафтно-экологические основания территориального планирования
Составлен обзор ландшафтно-экологической идеологии территориального планирования, которая позволяет вырабатывать планировочные решения с равноправным учетом как собственных свойств территории, так и ее функций в системе более крупного ранга.
Сформулированы основные ландшафтно-экологические инструменты создания малоконфликтных соседств угодий в природно-антропогенных ландшафтах на основе поляризации - максимальной удалённости в пространстве ключевых элементов экологического каркаса и угодий с полной трансформацией компонентов ландшафт.
Разработана схема функционального анализа ландшафтной структуры для целей территориального планирования с позиций концепции полиструктурности ландшафта.
Впервые разработана модель морской экологической сети на примере Охотского моря. Разработана оригинальная методика выделения ключевых ядер экологической сети, заключающаяся в наложении в среде ГИС отдельных слоев существующих и перспективных ООПТ. Установлено, что большая часть ключевых ядер в настоящее время связана между собой циклонической системой морских течений в Охотском море и миграциями птиц. Проанализированы историко-географические особенности островного природопользования в дальневосточных морях России, обосновано выделение трех ареалов: северного, центрального и южного. Внутри ареалов особенности природопользования связаны с генезисом островной суши. Показано, что освоение островов в разных ареалах шло циклически и метахронно.
Разработаны рекомендации для организации устойчивого лесопользования в Тихвинском лесничестве (Ленинградская обл.).
Для городских рекреационных зон Липецка был составлен рейтинг потенциала рекреационной функции.
Проведено исследование ландшафтной структуры и характера городской застройки г. Ташкента. Выполнена оценка регулирующих и культурных функций двух типов жилой застройки – традиционной малоэтажной (махалля) и типичной для реконструированного города среднеэтажной застройки 70-80х гг.
Разработаны научно-методические рекомендации по оптимизации системы рекреационного мониторинга в Южно-Камчатском заказнике с учётом потенциальной устойчивости ландшафтов.
Проведено ландшафтно-бальнеологическое районирование территории Венгрии. Было выделено 6 ландшафтно-бальнеологических районов. Показана тесная связь между ландшафтным устройством территории и условиями образования минеральных вод.
На территории музея-заповедника «Куликово поле» (Тульская область) были исследованы три параметра эстетической оценки – глубина и разнообразие перспектив, общая лесистость пейзажа и обилие открытых пространств пейзажа.
Подтема 4: Естественная и антропогенная эволюция ландшафтов
Составлен ряд карт, отражающих эволюцию и историческую динамику ландшафтов на ключевой участок Центра Европейской территории России (Сатинский учебный полигон, Боровский район, Калужская область). Ландшафтно-историческое картографирование с составлением серии разновременных карт на ключевые участки отражает хозяйственную деятельность на определенном историческом этапе в конкретных природных условиях, в которых эта деятельность происходила. Картографический метод позволяет выявить не только ландшафтную структуру территории ключевых участков и организацию хозяйственной деятельности (структуру землепользования), но и ареалы негативных последствий этой деятельности.
Для территории Мордовского заповедника им. П.Г. Смидовича на основе сопоставления трех спорово-пыльцевых диаграмм и результатов изучения угольных прослоев в торфе трех болот реконструирована история растительности заповедника в среднем и позднем голоцене, начиная с 8300 кал. л.н., и выделено 4 основных этапа эволюции лесных геосистем, а также прослежены общие тенденции и внутриландшафтные различия этого процесса. Проведенное исследование выявило внутриландшафтные закономерности истории растительности. Выполнены исследования по аккумуляции углерода в болотах. Согласно радиоуглеродному датированию, накопление торфа в болоте Столбовое началось около 3000 кал.л.н. Содержание органического углерода в исследованном болоте изменяется от 39.1% в верховом сфагновом торфе до 53.4 % в низинном травяном торфе.
Проведены реконструкции истории лесных пожаров на основе комплексных исследований физико-химических свойств торфяных и озёрных отложений разрезов болота Шкреды (национальный парк «Себежский», Псковская обл.). Проведены спорово-пыльцевой и палеоантракологический анализы, а также анализ гумификации торфа и потерь при прокаливании. Анализ полученных результатов и их сопоставление с палинологическими данными позволяет выделить 3 этапа различной активности лесных пожаров.