- •1. Природный объект, методы изучения, история развития
- •1.1. Предмет лесного ландшафтоведения
- •1.2. Народные ландшафтные понятия и их применение
- •1.3. Географическое учение о лесе г.Ф. Морозова
- •1.4. Фитоиндикационные методы оценки земель
- •1.5. Аэрометоды изучения птк
- •1.6. Научные и методические выводы
- •2.2. Строение птк
- •2.3. Элементы ландшафта
- •2.4. Изображение элементов ландшафта на источниках информации
- •2.5. Ландшафтные и экологические индикаторы
- •3. Экологическая оценка лесных земель
- •3.1. Общие понятия
- •Экологическая оценка земель
- •3.2. Трофность
- •3.3. Водность
- •3.4. Рыхлость
- •3.5. Подвижность
- •3.6. Мерзлотность
- •3.7. Дренаж
- •3.8. Затопляемость
- •3.9. Нарушенность
- •3.10. Определение ступеней экологического режима
- •4.Литогенная основа природного территориального комплекса
- •4.1. Свойства литогенной основы природного территориального комплекса
- •4.2. Денудация и аккумуляция
- •4.3. Образование осадков и монолитных горных пород
- •4.4. Типы земной коры
- •4.5. Литогенная основа денудационных и аккумулятивных ландшафтов
- •4.6. Индикационная роль почв (педоиндикаторы)
- •4.7. Рельеф, его формы и элементы
- •4.8. Влияние рельефа на экологический режим земель
- •5. Атмосфера и климат природного территориального комплекса
- •5.1. Атмосфера и климат
- •5.2. Широтные пояса, океаничность и континентальность климата
- •5.3. Климат гор
- •5.4. Основные типы климата
- •6. Вода природного территориального комплекса
- •6.1. Ландшафтоформирующая роль воды
- •6.2. Водный баланс птк
- •6.3. Поверхностные и подземные воды
- •6.4. Эрозионно-гидрографическая и дренажная сети
- •6.5. Густота и плановый рисунок дренажной сети
- •6.6. Водно-минеральное питание
- •Краткие выводы
- •7. Растительность как компонент и индикатор природного территориального комплекса
- •7.1. Растительность как компонент птк
- •7.2. Фитоиндикаторы
- •7.3. Экологический ареал
- •7.4. Фитоиндикация экологического режима лесных земель
- •7.5. Фитоиндикаторы трофности
- •7.6. Фитоиндикаторы водности
- •7.7. Фитоиндикаторы затопления
- •7.8. Фитоиндикационная оценка лесных земель
- •8. Ландшафтно-экологические свойства основных древесных пород-лесообразователей
- •8.1. Общие положения
- •8.2. Сосна обыкновенная
- •8.3. Ель (европейская и сибирская)
- •8.4. Пихта сибирская
- •8.5. Лиственница сибирская
- •8.6. Лиственница даурская
- •8.7. Сосна сибирская (кедр сибирский)
- •8.8. Береза бородавчатая, повислая
- •8.9. Береза пушистая
- •8.10. Осина, тополь дрожащий
- •8.11. Ольха клейкая, черная
- •8.12. Ольха белая, серая
- •8.13. Дуб летний, черешчатый
- •8.14. Бук лесной
- •8.15. Граб обыкновенный
- •8.16. Липа мелколистная, сердцелистная
- •8.17. Клён платановидный, остролистный
- •8.18. Вяз гладкий, обыкновенный
- •8.19. Ильм горный, вяз шершавый
- •9.2. Ландшафтные закономерности размещения животных
- •9.3. Ландшафтные закономерности расселения человека и размещение его хозяйственной деятельности
- •9.4. Преобразование человеком природных ландшафтов
- •9.5. Антропоинднкаторы птк и экологических режимов земель
- •10. Природные территориальные комплексы земли, их свойства, структура и масштабные уровни изучения
- •10.1. Структура птк
- •10.2. Масштабные уровни лмал
- •10.3. Природные свойства ландшафтных единиц
- •10.4. Генетическое единство
- •10.5. Относительная однородность птк
- •10.6. Сопряжённость компонентов
- •10.7. Литогенность структуры птк
- •10.8. Сопряжённость птк
- •10.9. Литогенность рубежей птк
- •10.10. Повторяемость птк
- •10.11. Геокомплексы Земли
- •11. Природный территориальный комплекс аккумулятивных равнин
- •11.1. Птк аллювиальных равнин
- •11.2. Птк аллювиальных террас
- •11.3. Птк ледниковых и водно-ледниковых равнин
- •11.4. Птк эоловых равнин
- •12. Природный территориальный комплекс денудационных равнин
- •12.1. Процесс денудации
- •12.2. Особенности птк денудационных равнин
- •12.3. Структура денудационных ландшафтов
- •13. Природный территориальный комплекс болот
- •13.1. Условия образования болотных птк
- •13.2. Стадии развития и структура болот
- •13.3. Классификация болотных фаций
- •13.4. Классификация болотных урочищ
- •13.5. Болотные урочища замкнутых впадин
- •13.6. Болотные урочища сточных впадин
- •13.7. Болотные урочища пологих склонов
- •13.8. Болотные урочища подножий склонов
- •13.9. Болотные урочища логов, дельт, стариц
- •13.10. Система болотных урочищ
- •13.11. Заключение
- •14. Природный территориальный комплекс гор
- •14.1. Высотные и экспозиционные различия птк гор
- •14.2. Ландшафтный пояс гор
- •14.3. Морфология горного ландшафта
- •15. Методика ландшафтного изучения и картографирования лесов
- •15.1. Сбор ландшафтных источников информации
- •Зависимость решаемых задач от масштаба общегеографических карт
- •15.2. Ландшафтно-морфологическая интерпретация лии
- •15.3. Ландшафтная интерпретация общегеографических карт
- •15.3.1. Рельеф и местоположение
- •Уклоны в тысячных в зависимости от расстояния между горизонталью и полугоризонталью (сечение 2,5 м)
- •15.3.2. Рыхлые отложения и подстилающие горные породы
- •15.3.3. Эрозионно-гидрографическая сеть
- •15.3.4. Болота
- •15.3.5. Растительность и древостой
- •Почвенно-растительные индикаторы
- •15.3.6. Хозяйственное использование земель
- •15.4. Ландшафтная интерпретация тематических карт
- •15.4.1. Геологические карты
- •15.4.2. Карты четвертичных отложений
- •15.4.3. Почвенные карты
- •15.4.4. Лесохозяйственные карты
- •15.4.5. Аэрокосмические снимки
- •15.5. Составление ландшафтных карт
- •15.6. Полевые работы на ключевых участках и ландшафтных профилях
- •15.7. Ландшафтные профили
1.4. Фитоиндикационные методы оценки земель
Начиная с конца двадцатых годов двадцатого века для классификации лесов и лесных земель начинают применяться фитоиндикационные методы. Для оценки трофности и влажности П.С. Погребняк (1955) использует растения и растительные группировки-индикаторы. Оценка экологических режимов земель наиболее точно и тонко производится самими растениями, именно они являются лучшими по Л.Г. Раменскому «оценщиками земель». К основополагающим исследованиям фитоиндикаторов следует отнести работы П.С. Погребняка, А.А. Крюденера, Д.В. Воробьева, Л.Г. Раменского (1971), Ф. Клементса (1928). Позже фитоиндикационные методы разрабатывали и применяли при изучении лесов, лесных земель, ландшафтных исследованиях и других целей С.В. Викторов (1990), Е.А. Востокова, Б.В. Виноградов (1964), Д.М Киреев (1963-2002) и др. В этих работах есть списки индикаторов типов леса и лесных земель различных регионов России.
В военные и послевоенные годы в Канаде, в связи с поисками лесных земель, пригодных для сельскохозяйственного использования, стали интенсивно развиваться работы по их экологической оценке, инвентаризации и картографированию. Теоретической основой этого направления было учение о лесных землях почвоведа Хиллса (Hills,), который разработал территориальные таксономические единицы лесных земель; тип лесных земель (как элементарной единицы), локальное сочетание типов лесных земель и земельный регион. Перечисленные единицы выявлялись и классифицировались на геолого-геоморфологической основе. Канадскими экологами многократно проведена работа различной степени детальности по инвентаризации земель Канады, а затем и Австралии.
1.5. Аэрометоды изучения птк
Дальнейшее развитие морфологического ландшафтоведения связано с развитием аэрофотосъемки и аэрометодов ландшафтных исследовании. Эти методы позволили непосредственно увидеть природные территориальные комплексы, их природные рубежи и внутреннюю структуру. Это позволило уточнить и углубить познание ландшафтных единиц, значительно повысить темпы и эффективность их изучения и картографирования.
В военные годы в оборонных целях Е.А. Галкина изучает структуру болотных массивов по аэроснимкам военной фоторазведки с оценкой проходимости болот военной техникой. Она приходит к выводу, что ход исторического развития болота, размещение на нем болотных фаций определяется формой болотной впадины. Последняя определяет закономерности стока, «сетку линий стекания вод» и характер водно-минерального питания различных частей болотного массива. Для анализа территориального размещения и структуры болот она предлагает следующие территориальные единицы: болотная фация (болотный микроландшафт), болотное урочище (болотный мезоландшафт), система болотных урочищ (болотный макроландшафт), сложная и очень сложная система болотных урочищ.
В 50-х годах в Ленинградской лаборатории аэрометодов АН СССР создается коллектив научных работников под идейным и методическим руководством В Л. Мирошниченко, который разрабатывает методы ландшафтной интерпретации аэроснимков для изучения и картографирования нефтегазоносных структур, растительности и почв аридных зон (Виноградов, 1964; Толчельников, 1966), таёжных лесов (Киреев, 1963).
С конца сороковых и в последующие годы XX века Н.А. Солнцев создает учение о морфологической структуре природного ландшафта. Н.А. Солнцев разработал понятие природного территориального комплекса, как «полного» единства в отличие от «частных», понятие о пяти основных компонентах ландшафта, их генетической, ландшафтообразующей неравнозначности. Он обозначил ведущую роль литогенной основы в формировании ПТК, дал ее определение. Совместно с сотрудниками лаборатории ландшафтоведения, которую он возглавил, он разработал представление об основных единицах ПТК, образующих морфологическую структуру природного ландшафта: фация, звено, урочище, подурочище, сложное урочище, местность. Путем, главным образом, наземных исследований он показал эти единицы на фрагментах ландшафтных карт. Он дал представление об индивидуальных единицах ландшафта и типологических категориях, которым следуют многие последователи морфологического ландшафтоведения.
В Львовском государственном университете в 50-60-х годах двадцатого века проведены исследования морфологической структуры горных ландшафтов на примере Карпат и гор Средней Азии (К.И. Геренчук, Г.Н. Миллер, Л.А. Алибеков). Детальные исследования показали, что вертикальная «поясность» гор определяется их литогенной основой, то есть геолого-геоморфологическим строением. К.И. Геренчук разработал представление об основных морфологических единицах горных ландшафтов: горных фациях, урочищах, высотных местностях н ландшафтных поясах гор (Алибеков, Геренчук, 1970; Миллер, 1974).
Разработки ландшафтоведов – морфологов, начиная с первых работ начала века и после, имели большое практическое значение для различных отраслей народного хозяйства. Так, например, работы «северных лесничих» применялись в лесоустройстве (Генко, 1888; 1902). Работы Е.А. Галкиной послужили основой фундаментальной разработки Е.И. Иванова «Гидрология болот», для освоения и эксплуатации болотных массивов, оценки торфяных залежей и их разведки с применением аэрометодов. Н.А. Солнцев, его группа научных сотрудников и студентов разрабатывали свое учение для землеустройства и организации хозяйства колхозов и совхозов (Солнцев, 1949).
Учение о морфологии болот Е.А. Галкиной было создано в результате большого объема картографирования болот Белоруссии с целью выявления «проходов» для наступающих войск Красной Армии во время Великой Отечественной войны. За успешное решение этой задачи Е.А. Галкина была удостоена звания лауреата Сталинской премии.
Начиная с тридцатых годов XX века авиация и аэрометоды начинают широко использоваться в практике изучения лесов. Теоретической основой дистанционного изучения лесов до применения ландшафтного подхода были разработки Г.Г. Самойловича (1964) по анализу структуры полога насаждений. Верхняя освещенная и наблюдаемая сверху структура полога леса, состоящая из совокупности крон деревьев, становится основным объектом изучения. Структура полога анализируется наземно на пробных площадях, по крупномасштабным аэроснимкам, путем аэровизуальных наблюдений и аэротаксации насаждений.
В 50-60-х годах (Киреев, 1957; 1960) нами разработаны методы и приборы измерения по крупно- и среднемасштабным аэроснимкам высот древостоев, размеров крон деревьев, проективного покрытия и сомкнутости полога древостоев, густоты и среднего расстояния между деревьями. Опытным и аналитическим путем установлено, что результаты фотограмметрических измерений показателей полога обусловлены совокупностью природных и технических факторов аэрофотосъемки, которые могут либо лимитировать точность оценок, либо исключать возможность получения измерительных (количественных) характеристик древостоев.
Изучено разностороннее влияние на результаты дешифрирования таких природных факторов, как структура равнинных и горных ландшафтов, состав и сочетание в нем различных насаждений, структура полога и крон, условий освещения ландшафта прямым и рассеянным светом, спектральных характеристик растений и растительных группировок, сезона аэрофотосъемки, состояния атмосферы, влияющего на смещение деревьев от их раскачивания. Анализировалось многостороннее влияние таких технических условий аэрофотосъемки, как фокусное расстояние и угол изображения фотокамеры, высота фотографирования, величина проекции и разность параллаксов деревьев, масштаб, наклоны камеры и разность высот фотографирования стереопары, тип аэропленки и ее спектральная чувствительность, разрешающая способность и сдвиг изображения, способы получения позитивов и т.д. Такой анализ оказался совершенно необходимым для определения пригодности аэрофотоснимков при решении различных задач изучения лесов. Он нужен также для определения и выбора технических параметров съемки, соответствующих природным условиям региона (Киреев, 1975). Для совершенствования методов дешифрирования аэроснимков и аэрофотографирования Ю.С. Толчельниковым одновременно изучались оптические свойства природного ландшафта (Толчельников, 1974).
Установлено, что определяемые по аэроснимкам величины диаметров крон, высоты деревьев, проективного покрытия и сомкнутости полога, число деревьев и густота древостоев не равны и значительно меньше, чем измеренные наземно. Это является одной из причин, ограничивающих возможности применения измерительных методов (Киреев, 1963).
Опыты по измерительному дешифрированию аэроснимков позволили сделать два принципиальных вывода.
Во-первых, точность и достоверность обнаружения и опознавания показателей леса по признакам изображения сильно зависят от условий аэрофотосъемки и не всегда достаточны, а классы объектов довольно широки. Под признаками изображения имеются в виду не только морфометрические характеристики (тон, цвет, рисунок, размер, форма и т.д.), но также спектральная оптическая плотность, спектральные индикатрисы рассеяния, характеризующие шероховатость и фактуру поверхности, частотно-контрастные характеристики структуры объектов и т.д.
Во-вторых, ландшафтная интерпретация лесов, основанная на природных генетических взаимосвязях, открывает неограниченные возможности получения самых разнообразных характеристик объектов, недоступных, при оптическом анализе и измерении изображения. Уменьшение масштаба изображения расширяет площадь наблюдения ландшафта и обогащает информацию пространственно-структурными признаками.
В 1963 году впервые дается пример ландшафтной интерпретации лесов Волховской моренно-зандровой равнины с картографированием ландшафтных урочищ, подурочиш, фаций и их типологических категорий (Киреев, 1966).
Принципиальная новизна метода в том, что объектом дешифрирования являются не кроны и структура полога леса, а природные территориальные комплексы и их структура.
Для выявления экологической оценки и классификации ПТК разработан метод ландшафтных и экологических индикаторов (Киреев, 1975; 1977). Индикаторами, по Кирееву, являются не только растения и растительные группировки, но и все компоненты и элементы ландшафта: тектонические структуры, геологическое строение, литологический состав горных пород и отложений, формы, рельефа, почвы, поверхностные воды, снеговой и ледовый покровы. Важнейшим индикатором ПТК является морфологическая структура ландшафтных единиц, если она отчетливо читается на дистанционных и картографических источниках информации.
Разработанный метод ландшафтных индикаторов позволяет на предварительной стадии изучения ландшафта использовать уже имеющиеся многочисленные общегеографические, топографические и тематические карты, фондовые и литературные материалы как ландшафтные источники информации (ЛИИ). Совмещенный анализ дистанционных и картографических ЛИИ позволяет составлять предварительные ландшафтные карты до полевых работ и этим значительно повышать эффективность и темпы ландшафтных исследований.
Экологическая оценка лесных земель методом экоиндикаторов проводилась для определения лесорастительного эффекта ПТК и классификации ландшафтных фации и урочищ. Первоначально оценка земель проводилась по шести экологическим режимам; проточности, аллювиальности (наносности), поемности и затопляемости, длительности верховодки и подтопления почвенно-грунтовыми водами, трофности и мерзлотности (Киреев, 1970-1977). Позже разработана более универсальная шкала, которая применена для экологической оценки земель всей России по восьми режимам: трофности, водности, рыхлости, подвижности, мерзлотности, затопляемости, дренажу и нарушенности (Киреев, Сергеева, 1995-2000). Для сложных
ПТК оценка проводилась по трем ступеням каждого режима, а для ландшафтных фаций, однородных единиц – по четырем и более ступеням.
Разработанные методы позволили в достаточно короткие сроки охватить ландшафтно-морфологическими исследованиями значительную территорию европейской и азиатской частей СССР. На различные регионы составлены ландшафтно-морфоло-гические карты: картосхемы, ландшафтные профили с текстовыми легендами от мелких масштабов до детальных карт. Составленные карты явились основой решения различных лесохозяйственных задач и тематических исследований лесов.
Для картографирования четвертичных отложений изучена структура ландшафтов Росточья и Ополья Подольской возвышенности, Житомирского полесья (Киреев, 1963; 1964). Для лесного тематического картографирования и разработки статистических методов лесоинвентаризации изучена структура Усолка-Бирюсинской межгорной равнины Южного Приангарья (Киреев, 1965-1968). Для изучения фациальной структуры болотных урочищ и их классификации составлена детальная карта Чулым-Кетского ландшафта Тымского болотного стационара ИЛиД СОАН СССР.
В 1972-1974 годах в Институте леса и древесины разрабатывается ландшафтно-статистический метод лесоинвентаризации, предусматривающий согласование учетных единиц с морфологической структурой ландшафта и выборочное опробование на ландшафтной основе (Калашников, Киреев, 1975; 1978).
В 1974-1975 годах в Институте леса и древесины СОАН СССР под руководством А.С. Исаева создается коллектив специалистов различного профиля для тематического изучения лесов на ландшафтной основе с применением аэрокосмических средств. Разработана программа, принципы и методы изучения лесов с применением материалов космической съемки (Исаев, Киреев, 1975).
Составлены карты ландшафтной структуры с картографированием видов урочищ Касского ландшафта в пределах 23-го аэрокосмического полигона, проведено картографирование видов местностей в пределах Тымской и Чулымской ландшафтных областей (Киреев, 1974; 1975). По космоснимкам низкого разрешения и космофотоснимкам картографировались ландшафты и виды ландшафтных местностей Западно-Сибирской равнины, юга Средней Сибири и бассейна озера Байкал (Киреев, 1979; 1984).
В 1984 году составлена карта ландшафтных местностей Центрально-Сибирского биосферного заповедника для Дубчес-Енисейского и Тунгуска-Енисейского ландшафтов (Киреев, 1984). Для изучения ландшафтной приуроченности очагов энтомовредителей составлена ландшафтная карта урочищ ленточных боров Минусинской котливины.
Для проведения государственной лесоинвентаризации с применением аэрокосмических снимков по заказу Федеральной службы лесного хозяйства составлена серия согласованных ландшафтных карт Средней Сибири: ландшафтов Сыверма-Путоранской ландшафтной области в пределах Эвенкийского лесхоза Красноярского края для каждого ландшафта составлены карты ландшафтных местностей масштаба 1 : 200 000, которые использованы таксаторами для экстраполяции структуры ландшафтов для сплошного картографирования территории лесхоза. Составлены ландшафтно-морфологические карты видов ландшафтных местностей на миллионные листы М 1:1 000 000 севера Красноярского края в пределах Ямальского, Тазовско-Гыданского ландшафтов Бахта-Тунгусской ландшафтной области (Киреев, Сергеева, 1992). Для инвентаризаций природных ресурсов и природоохраны составлена карта видов ландшафтных местностей Кольского полуострова с экологической оценкой лесных земель (Киреев, Сергеева, 1993). Для проведения государственной лесоинвентаризации по заказу Федеральной службы лесного хозяйства России в институте ВНИИЦлесресурс составлена карта ландшафтных стран, областей, районов России масштаба 1 : 8 000 000 с экологической оценкой лесных земель (Киреев, Сергеева, 1996; 2000).
С 1996 г. в Санкт-Петербургской лесотехнической академии составлена программа и читаются лекции, проводятся лабораторные работы по трем взаимосвязанным курсам: «Лесное морфологическое ландшафтоведение», «Лесное картоведение» и «Лесное ресурсоведение». Для проведения лабораторных работ и практических занятий по курсам составлены ландшафтная карта Ленинградской области М 1 : 2 500 000 и карта урочищ и подурочищ Лисинского научно-исследовательского и учебного полигона с подробной легендой и ландшафтными профилями М 1:50 000 (Киреев, Сергеева, 2000).
Составленные в разное время ландшафтные карты различной детальности были направлены на решение различных практических задач лесного хозяйства и лесного тематического картографирования. Они показали перспективность изучения на ландшафтной основе лесных земель на различных масштабных уровнях с оценкой их экологических режимов, картографирования растительных ассоциаций, почв, недревесных растительных ресурсов (ягодников и грибоносных площадей), болот с их фациальной структурой и др.
Морфологическая структура ландшафтных районов и областей позволила открыть перспективы картографирования геоблоков земной коры, глубинных разломов и других тектонических структур. Это один из методов разведки полезных ископаемых нефтегазоносных структур на закрытых лесных территориях (Киреев, Богатский, Витязь, 1978; Киреев, Витязь, 1981).
Изучение на ландшафтной основе стадий послепожарного лесовосстановления позволило составлять прогнозные карты лесов с позиций знания послепожарного лесообразовательного процесса (Фуряев, Киреев, Злобина, 1997).
Ландшафтные закономерности возникновения и развития очагов энто-мовредителей были использованы для разработки эффективных методов лесоэнтомологического мониторинга (Ряполов, 1987). Ландшафтные карты видов местностей Эвенкийского лесхоза использованы для сокращения полевых работ и повышения точности лесоинвентаризации северных лесов статметодами с применением космических снимков. Ландшафтная карта России используется для оптимизации Государственной инвентаризации лесов, лесоустройства.
Все перечисленные работы сопровождались составлением тематических карт с использованием контурной и смысловой основы ландшафтной базисной карты.