Мониторинг пространственного распределения можжевельника казацкого в Волгоградской области

Александра Викторовна Семенютина; Максим Вячеславович  Цой

doi:10.25726/e2173-5448-8466-e

Авторы

Александра Викторовна Семенютина Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук
Максим Вячеславович Цой Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук

DOI:

https://doi.org/10.25726/e2173-5448-8466-e

Ключевые слова:

Juniperus sabina, ГИС-технологии, площадь популяций, природные популяции, цветовой диапазон, мониторинг, пространственное распределение

Аннотация

Распространение видов и популяций живых организмов, в большей мере формируется под воздействием лимитирующих факторов среды и экологическими потребностями. Важным диагностическим показателем состояния популяций является динамика изменения пространственного распределения, которая может отразить как состояние популяций, так и факторы, повлиявшие на формирование зон распространения. Целью исследования являлось проведение мониторинга пространственного распределения можжевельника казацкого в Волгоградской области с использованием ГИС-технологий. Исследованы природные популяции можжевельника казацкого (Juniperus sabina L.) семейства Кипарисовых (Cupressaceae) пространственное распределение на основе данных космических снимков. Процесс детерминации (выделение контуров пространственного распределения можжевельника казацкого на космоснимках) проводился алгоритмом выделения по цвету «Цветовой диапазон» в программе «Adobe Photoshop», в качестве апробации методики за основу были взяты снимки 11 модельных участков (5 на песчаных и 6 на меловых почвах). В результате проведенного мониторинга пространственного распределения можжевельника казацкого в Волгоградской области были выделены три крупных популяций: на меловых почвах в окрестностях х. Мелоклетский и х. Камышинский, на высоте 50-200 метров; в окрестностях поселков Михайловка, Госконюшня на высоте 50-100 метров; на песчаных в центральной части Арчединско-Донских песков в непосредственной близости от хуторов: Чернополянский, Выезднинский, Шляховский, Школьный на высоте 50-100 метров над уровнем моря. Процесс детерминации можжевельника казацкого на космоснимках разных лет выявил следующие закономерности: негативная динамика пространственного распределения популяций можжевельника казацкого отмечена на модельных участках Арчединско-Донских песков до 39,46% уменьшения территорий, до 36% на меловых почвах. В ходе полученного опыта использования инструмента «Цветовой диапазон» для детерминации популяций можжевельника казацкого на космоснимках, была определена перспективность использования в будущих исследованиях нейронных сетей с интеграцией алгоритма выделения по цвету, что теоретически может нивелировать недостатки апробированной методики. Дальнейшие исследования в данном направлении позволят более точно определить общую площадь и состояние популяций можжевельника казацкого в Волгоградской области.

Библиографические ссылки

Афонин А.Н., Соколова Ю.В. (2018). Эколого-географический анализ и моделирование распространения биологических объектов с использованием ГИС. Учебное пособие (Практикум). СПб: Изд-во ВВМ. 121 с.

Веденеев А.М., Землянская И.В., Игнатов М.С. [и др.] (2006). Красная книга Волгоградской области. Комитет охраны природы Администрации Волгоградской области. Волгоград. ВГОО "ТОРНП "Свободное слово". Том. 2. 236 с.

Arzac, A., García-Cervigón, A.I., Vicente-Serrano, S.M., Loidi, J., Olano, J.M. Phenological shifts in climatic response of secondary growth allow Juniperus sabina L. to cope with altitudinal and temporal climate variability. Agricultural and Forest Meteorology. 2016. Vol. 217. P. 35-45. DOI: 10.1016/j.agrformet.2015.11.011.

Akaberi, M., Boghrati, Z., Amiri, M.S., Khayyat, M.H., Emami, S.A. A review of conifers in Iran: Chemistry, biology and their importance in traditional and modern medicine. Current Pharmaceutical Design. 2020. Vol. 26. Iss. 14. P. 1584-1613. DOI: 10.2174/1381612826666200128100023.

Altaeva, A.A., Shamganova, L.S., Zhirnov, A.A. (2019). Digital simulation of the orlov deposit surface using geoinformation technologies. Gornyi Zhurnal. Vol. 4. P. 77-80. DOI: 10.17580/gzh.2019.04.17.

Arkhipova, O.E., Buziyan, K.S. (2019). Using GIS technologies for analysis of on-farm land management. InterCarto, InterGIS. Vol. 25. P. 362-373. DOI: 10.35595/2414-9179-2019-1-25-362-373.

Baklanov, P.Y. (2021). Monitoring of Regional Nature Management. Geography and Natural Resources. Vol. 42. Iss. 3. P. 195-201. DOI: 10.1134/S1875372821030057.

Castaldi, C., Marchi, M., Vacchiano, G., Corona, P. Douglas-fir climate sensitivity at two contrasting sites along the southern limit of the European planting range. Journal of Forestry Research. 2020. Vol. 31. Iss. 6. P. 2193-2204. DOI: 10.1007/s11676-019-01041-5.

Global Biodiversity Information Fund [Electronic resource]: database. – Access mode: https://www.gbif.org (Date of access: 20.1.2022).

García-Cervigón, A.I., Velázquez, E., Wiegand, T., Escudero, A., Olano, J.M. Colonization in Mediterranean old-fields: the role of dispersal and plant–plant interactions. Journal of Vegetation Science. 2017. Vol. 28. Iss. 3. P. 627-638. DOI: 10.1111/jvs.12500.

Hazubska-Przybył, T. Propagation of Juniper species by plant tissue culture: A mini-review. Forests. 2019. Vol. 10. Iss. 11. № 1028. P. 1-17. DOI: 10.3390/f10111028.

Kadochnikov, A.A. (2019). Application of geoinformation technologies for arranging a satellite monitoring system. Geodezia i Kartografia. Vol. 80. Iss. 1. P. 110-118. DOI: 10.22389/0016-7126-2019-943-1-110-118.

Kounadi, O., Resch, B. (2018). A Geoprivacy by Design Guideline for Research Campaigns That Use Participatory Sensing Data. Journal of Empirical Research on Human Research Ethics. Vol. 13. Iss. 3. P. 203-222. DOI: 10.1177/1556264618759877.

Karavitis, C.A., Tsesmelis, D.E., Skondras, N.A., Stamatakos, et. all. (2014). Linking drought characteristics to impacts on a spatial and temporal scale. Water Policy. Vol. 16. Iss. 6. P. 1172-1197. DOI: 10.2166/wp.2014.205.

Le Saout, S., Hoffmann, M., Shi, Y., Hughes, A., Bernard, C., Brooks, T.M., et. all. (2013). Protected areas and effective biodiversity conservation. Science. Vol. 342. Iss. 6160. P. 803-805. DOI: 10.1126/science.1239268.

Mazur, M. (2021). Differentiation of Mediterranean species of Juniperus from the Sabina section as a result of their migrations. Plant and Fungal Systematics. Vol. 66. Iss. 2. P. 141-154. DOI: 10.35535/pfsyst2021-0013.

Mazur, M., Boratyński, A., Boratyńska, K., Marcysiak, K. (2021). Weak geographical structure of juniperus sabina (Cupressaceae) morphology despite its discontinuous range and genetic differentiation. Diversity. Vol. 13. Iss. 10. No. 470. DOI: 10.3390/d13100470.

Martynova, N., Budarova, V. (2021). Geoinformation monitoring of the territory of Western Siberia. E3S Web of Conferences. Vol. 244. No. 03026. DOI: 10.1051/e3sconf/202124403026.

SRTM 90m Digital Elevation Database [Electronic resource]: database. – Access mode: https://srtm.csi.cgiar.org/ (Date of access: 20.1.2022).

Sillett, S.C., Kramer, R.D., Van Pelt, R., Carroll, A.L., Campbell-Spickler, J., Antoine, M.E. Comparative development of the four tallest conifer species. Forest Ecology and Management. 2021. Vol. 480. № 118688. P. 1-23. DOI: 10.1016/j.foreco.2020.118688.