Введение к работе
Актуальность исследования. Средняя полоса России относится к зоне широколиственных vi хвойно-широколиственных лесов (Растительный покров СССР, 1956, Курнаев, 1968). В течение последних столетий как в России, так и во всем северном полушарии, площадь лесов, с участием широколиственных видов деревьев сокращается. В свою очередь, структура лесов сильно трансформируется под действием активного хозяйственного использования территории, продолжающегося в течение многих веков (Семенова-Тян-Шанская, .1957, Молчанов, 1978, Вальтер, 1982, Спурр, Барнес, 1984, Oliver, Larson, 1990, Lepart, Debusshe, 1992, Речан и др., 1993, Восточноевропейские широколиственные леса, 1994, Абатуров, 1995, Motzkin et al., 1996 и др.). В связи с этим, проблемы сохранения оставшихся фрагментов широколиственных и хвойно-широколиственных лесов в устойчивом состоянии, восстановления лесов, вмещающих зональное биологическое разнообразие видов, местообитаний и экосистем, а также разработка методов экосистемного хозяйствования на лесных территориях являются безусловно актуальными, что подтверждается . многочисленными международными конференциями и научными публикациями на эти темы (Earth Summit, 1992, Ministerial conference..., 1993, Montreal Process, 1995, Conservation of wild living resources, 1996, Perspective on ecosystem management, 1996 и др.).
Для организации экологически грамотного устойчивого природопользования . в лесной зоне необходимо, прежде всего, давать научно обоснованную оценку состояния растительности, в том числе оценку ее биоразнообразия. Традиционные меры разнообразия растительности являются, как правило, статистическими оценками числа видов на исследуемой территории (см; Мэгарран, 1992). Оценка биоразнообразия дополнительно должна включать анализ функциональных групп видов в сообществе, оценку динамики видового разнообразия под влиянием различных факторов, в том числе оценку изменения разнообразия видов в результате антропогенных воздействий, т.е. оценка биоразнообразия должна носить функциональный характер (Huston, 1994, Pielou, 1995).
Методический подход к расчету функциональной оценки биоразнообразия растительности составляет предмет исследования настоящей работы. В качестве методологической базы в работе принята концепция иерархического континуума, рассматривающая живой покров в виде иерархии популяционных мозаик. Оценку биоразнообразия предлагается рассчитывать с помощью информации о ценотических, популяционных и экологических свойствах видов растений. Эта.информация является, с одной стороны, весьма объемной и обширной, а с другой стороны, зачастую неполной, неточной и даже противоречивой. Удобным инструментом для работы с информацией такого рода являются компьютерные базы данных и соответствующие им программные средства.
Цель и задачи исследования. Целью работы является создание компьютерной информационно-аналитической системы (ИАС) для функциональной оценки биоразнообразия растительности лесных территорий средней полосы России. Объектом анализа и оценки является растительный покров территории размером от тысяч до нескольких десяков тысяч гектар, соответствующей природно-территориальному комплексу (ПТК) в ранге местности (Киреев, 1984). Для достижения поставленной цели требовалось решить следующие задачи:
-
разработать структуру и сформировать компьютерные базы геоботанических и таксационных описаний, базы справочных данных экологических, ценотических и популяционных свойств видов сосудистых растений средней полосы России;
-
разработать формальные критерии и параметры оценки биоразнообразия растительности лесных территорий на основе положений концепции иерархического континуума;
-
разработать методику оценки видового и структурного разнообразия растительности, а также ее р-разнообразия на основе расчета традиционных и оригинальных мер средствами комплекса компьютерных баз данных и программ;
-
формализовать структурные диагностические признаки лесных сообществ, пороговые значения которых можно использовать для выявления практически ненарушенных сообществ, слабо и сильно нарушенных растительных сообществ;
-
применить разработашгую методику для сравнительной оценки биоразнообразия растительности заповедников "Калужские засеки" и "Приокско-Террасного".
Научная новизна работы. На основе концепции иерархического континуума разработаны формальные критерии оценки биоразнообразия растительности на уровне отдельных местностей, использующие информацию о свойствах видов растений региональной флоры. Создана компьютерная система и разработана методика оценки параметров биоразнообразия лесной растительности по традиционным и оригинальным критериям, а также компьютерная методика идентификации ненарушенных, слабо и сильно нарушенных лесных фитоценозов. С помощью разработанной системы проведена сравнительная оценка биоразнообразия растительности заповедников "Калужские засеки" и "Приокско-Террасного"
Практическая ценность. Использование компьютерных баз данных, современных методов обработки информации позволяет работать с большим объемом информации о растениях, накопленным в геоботанике и лесоведении. Созданная компьютерная система дает возможность оперативно решать задачи природопользования, в том числе оценивать биоразнообразие растительности.
Апробация работы. Материалы работы докладывались на Всесоюзной конференции "Популяции растений: принципы организации и проблемы охраны природы" (Йошкар-Ола, Мар.ГУ, 1991), на международной конференции "Структура и динамика популяций растений, их сообществ и проблемы математического моделирования" (Пущино, ПНЦ РАН, 1991), на школе-конференции молодых ученых "Популяционная биология растений и популяционная концепция в фитоценологии" (Москва, МГУ, 1993), на 3-х рабочих совещаниях в рамках стран СНГ "Компьютерные базы данных в ботанических исследованиях" (С.Петербург, БИН РАН, 1993, 1995, 1997), на совещании "Леса Русской равнины" (Москва, ЦПЭПЛ РАН, 1993), на международной конференции "Базы данных в биологии" (Пущино, ПНЦ РАН, 1994), на международном совещании "Assessment of biodiversity for improved forest management" (European Forest Institute, Финляндия, 1995), на Всероссийском совещании "Биологическое разнообразие лесных экосистем" (Москва, ЦЭПЛ РАН, 1995). Отдельные результаты работы в виде баз данных, программ обработки и анализа геоботанических описаний используются с 1991 года студентами и преподавателями МПГУ, МГУ, Мар.ГУ, Пущ.ГУ, сотруд-ниами ЦПЭПЛ РАН и ряда заповедников.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 печатных работ. Перечень основных работ приведен в конце автореферата.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения; трех глав, выводов, списка литературы и приложений: Работа изложена на .„ страницах, содержит 123 страницы основного текста,1?? страниц приложений, 13 рисунков и 8 таблиц. Список литературы состоит из 294 названий, из которых 116 на иностранных языках.