Биоклиматическое моделирование высотно-поясной структуры растительного покрова Алтае-Саянского оробиома

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследование посвящено оценке влияния климата на современную пространственную структуру горных экосистем и растительного покрова как их базового компонента, а также прогнозу трансформации растительности в условиях изменения климата. С использованием оригинальных полевых данных (геоботанические описания сообществ) и биоклиматических показателей (глобальная климатическая модель CHELSA) для ключевых участков, охватывающих полные высотно-поясные спектры растительности Западно-Саянского, Восточно-Саянского, Западно-Алтайского и Салаиро-Кузнецкого типов поясности, созданы биоклиматические модели высотных поясов и фоновых типологических подразделений растительности оробиома. Применен дискриминантный анализ в качестве метода определения вероятности развития фоновых для поясов типологических единиц растительности (растительные формации, группы и классы формаций, типы растительности) и самих высотных поясов на основе их факторно-индикационных зависимостей с ключевыми биоклиматическими переменными (средняя многолетняя годовая температура, среднее многолетнее годовое количество осадков, индекс континентальности). Выявленные потенциальные климатические условия позволили построить модель опорного климатического каркаса для характеристики и анализа ключевых региональных черт современной структуры разнообразия растительного покрова Алтае-Саянского оробиома (он ограничен показателями средней годовой температуры от −6 до +3°C, среднего годового количества осадков от 500 до 1800 мм, индекса континентальности от 33 до 38). Определены различия климатопов высотно-поясных подразделений растительности лесостепных, подтаежных, таежно-черневых, горнотаежных, субальпийских и альпийско-тундровых комплексов в соответствии с высотным градиентом, а также между высотными спектрами разных типов поясности. Обнаружены различия в устойчивости растительности по отношению к изменению климата в соответствии с высотным градиентом. Усиление степени трансформации состава и структуры сообществ происходит от низкогорных поясов к высокогорным. В пределах поясов более подверженными процессам преобразования растительности оказываются сообщества краевых частей их климатопов на контакте высотно-поясных подразделений.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. В. Бочарников

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: maxim-msu-bg@mail.ru
Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

Список литературы

  1. Aynekulu E., Aerts R., Moonen P., Denich M., Gebrehiwot K., Vagen T-G., Mekuria W., Boehmer H.J. 2012. Altitudinal variation and conservation priorities of vegetation along the Great Rift Valley escarpment, northern Ethiopia. – Biodiversity and Conservation. 21: 2691–2707. https://doi.org/10.1007/s10531-012-0328-9
  2. Biomes of Russia. Map (s. 1:7500000). 2018. Second revised edition. Moscow.
  3. Bocharnikov M.V. 2019. Role of climate in the spatial structure of vegetation of the Kodar-Kalar orobiome. – Contemporary Problems of Ecology. 12(3): 193–203. https://doi.org/10.1134/S1995425519030028
  4. Bocharnikov M.V. 2022. Relationship between Phytocenotic Diversity of the Northeastern Transbaikal Orobiome and Bioclimatic Parameters. – Doklady Biological Sciences. 507: 281–295. https://doi.org/10.1134/S0012496622060011
  5. Box E.O. 1995. Factors determining distributions of tree species and plant functional types. – Vegetatio. 121: 101–116. https://doi.org/10.1007/978-94-011-0343-5_10
  6. Chytrý M., Danihelka J., Kubešová S., Lustyk P., Ermakov N., Hájek M., Hájková P., Kočí M., Otýpková Z., Roleček J., Řezníčková M., Šmarda P., Valachovič M., Popov D., Pišút I. 2008. Diversity of forest vegetation across a strong gradient of climatic continentality: Western Sayan Mountains, southern Siberia. – Plant Ecology. 196: 61–83. https://doi.org/10.1007/s11258-007-9335-4
  7. Clarke K.R. 1993. Non-parametric multivariate analyses of changes in community structure. – Australian Journal of Ecology. 18: 117–143. https://doi.org/10.1111/j.1442-9993.1993.tb00438.x
  8. Davydova N.D. 2022. Change in the Components of Steppe Geosystems in the Southwestern Transbaikal Region with Climate Warming. – Arid Ecosystems. 12: 1–7. https://doi.org/10.1134/S2079096122010036
  9. Diao C., Liu Y., Zhao L., Zhuo Ga, Zhang Y. 2021. Regional-scale vegetation-climate interactions on the Qinghai-Tibet Plateau. – Ecological Informatics. 65: 101413. https://doi.org/10.1016/j.ecoinf.2021.101413
  10. [Drobushevskaya, Nazimova] Дробушевская О.В., Назимова Д.И. 2006. Климатические варианты светлохвойной низкогорной подтайги Южной Сибири. – География и природные ресурсы. 2: 21–27.
  11. [Ermakov] Ермаков Н.Б. 2003. Разнообразие бореальной растительности Северной Азии. Гемибореальные леса. Классификация и ординация. Новосибирск. 232 с.
  12. Gavilan R.G. 2005. The use of climatic parameters and indices in vegetation distribution. A case study in the Spanish Sistema Central. – International Journal of Biometeorology. 50: 111–120. https://doi.org/10.1007/s00484-005-0271-5
  13. Gopar-Merino L.F., Velazquez A., Gimenez de Azcarate J. 2015. Bioclimatic mapping as a new method to assess effects of climatic change. – Ecosphere. 6(1): 1–12. https://doi.org/10.1890/ES14-00138.1
  14. [Grebenshchikov] Гребенщиков О.С. 1974. Опыт климатической характеристики основных растительных формаций Кавказа. – Бот. журн. 59(2): 161–173.
  15. Hais M., Chytrý M., Horsak M. 2016. Exposure-related forest-steppe: A diverse landscape type determined by topography and climate. – Journal of Arid Environments. 135: 75–84. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2016.08.011
  16. Holdridge L.R. 1967. Life zone ecology. San Jose. 206 p.
  17. Karger D.N., Conrad O., Böhner J., Kawohl T., Kreft H., Soria-Auza R.W., Zimmermann N.E., Linder P.H., Kessler M. 2017. Climatologies at high resolution for the earth’s land surface areas. – Scientific Data. 4: 170122. https://doi.org/10.1038/sdata.2017.122
  18. [Katenin] Катенин А.Е. 1988. Классификация неоднородных территориальных единиц растительного покрова на примере растительности тундровой зоны. – Бот. журн. 73(2): 186–197.
  19. Kharuk V.I., Ranson K.J., Im S.T., Dvinskaya M.L. 2009. Response of Pinus sibirica and Larix sibirica to climate change in southern Siberian alpine forest-tundra ecotone. – Scandinavian Journal of Forest Research. 24(2): 130–139. https://doi.org/10.1080/02827580902845823
  20. Klinge M., Dulamsuren C., Erasmi S., Karger D.N., Hauck M. 2018. Climate effects on vegetation vitality at the treeline of boreal forests of Mongolia. – Biogeosciences. 15: 1319–1333. https://doi.org/10.5194/bg-15-1319-2018
  21. Köppen W. 1936. Das geographische System der Klimate. – In: Köppen W., Geiger R. (Hrsg.): Handbuch der Klimatologie, Bd. 1, Teil C. Borntraeger, Berlin. 44 p.
  22. [Kuminova] Куминова А.В. 1960. Растительный покров Алтая. Новосибирск. 450 с.
  23. [Molozhnikov] Моложников В.Н. 1986. Растительные сообщества Прибайкалья. Новосибирск. 272 с.
  24. Nakamura Y., Krestov P.V. 2007. Biogeographical diversity of alpine vegetation in the oceanic regions of Northeast Asia. – In: Berichte der REINHOLD-TUXEN-GESELLSCHAFT. Vol. 19. P. 117–129.
  25. Nakamura Y., Krestov P.V., Omelko A.M. 2007. Bioclimate and vegetation complexes in Northeast Asia: a first approximation to integrated study. – Phytocoenologia. 37(3–4): 443–470. https://doi.org/10.1127/0340-269X/2007/0037-0443
  26. [Namzalov] Намзалов Б.Б. 1994. Степи Южной Сибири. Новосибирск – Улан-Удэ. 309 с.
  27. Namzalov B.B. 2021. The Most Important Biodiversity Nodes and Phytogeographic Phenomena of the Mountain Steppes of Southern Siberia. – Arid Ecosystems. 11: 238–248. https://doi.org/10.1134/S2079096121030100
  28. [Nazimova] Назимова Д.И. 1967. Реликты неморальной флоры в лесах Западного Саяна. – Лесоведение. 4: 76–87.
  29. Nazimova D.I., Danilina D.M., Stepanov N.V. 2014. Biodiversity of Rain-Barrier Forest Ecosystems of the Sayan Mountains. – Botanica Pacifica. A journal of plant science and conservation. 3(1): 39–47. https://doi.org/10.17581/bp.2014.03104
  30. [Nazimova et al.] Назимова Д.И., Ермаков Н.Б., Андреева Н.М., Степанов Н.В. 2004. Концептуальная модель структурного биоразнообразия зональных классов лесных экосистем Северной Евразии. – Сибирский экологический журнал. 11(5): 745–756.
  31. [Nazimova et al.] Назимова Д.И., Коротков И.А., Чередникова Ю.С. 1987. Основные высотно-поясные подразделения лесного покрова в горах Южной Сибири и их диагностические признаки. – Чтения памяти В.Н. Сукачева. С. 30–64.
  32. [Nazimova et al.] Назимова Д.И., Царегородцев В.Г., Андреева Н.М. 2010. Лесорастительные зоны юга Сибири и современное изменение климата. – География и природные ресурсы. 2: 55–63.
  33. Odum E.P. 1971. Fundamentals of Ecology. Third Edition. Philadelphia. 574 p.
  34. [Ogureeva] Огуреева Г.Н. 1980. Ботаническая география Алтая. М. 192 с.
  35. [Ogureeva] Огуреева Г.Н. 1991. Ботанико-географическое районирование СССР. М. 78 с.
  36. [Ogureeva] Огуреева Г.Н. 1994. Структурно-динамические категории в растительном покрове горных территорий. – Бюлл. МОИП. Отд. биол. 99(1): 76–85.
  37. [Ogureeva] Огуреева Г.Н. 1997. Структура и динамика растительности высокогорных экосистем Монгольского Алтая. – Аридные экосистемы. 3(6–7): 119–131.
  38. [Ogureeva] Огуреева Г.Н. 2016. Биоразнообразие оробиомов Северного Кавказа на карте Биомы России. – Юг России: экология, развитие. 11(1): 21–34. https://doi.org/10.18470/1992-1098-2016-1-21-36
  39. [Ogureeva, Bocharnikov] Огуреева Г.Н., Бочарников М.В. 2017. Оробиомы как базовые единицы региональной оценки биоразнообразия горных территорий. – Экосистемы: экология и динамика. 1(2): 52–81.
  40. [Polikarpov et al.] Поликарпов Н.П., Чебакова Н.М., Назимова Д.И. 1986. Климат и горные леса Южной Сибири. Новосибирск. 225 с.
  41. Rahman I.U., Afzal A., Iqbal Z., Bussmann R.W., Alsamadany H., Calixto E.S, Shah G.M., Kausar R., Shah M., Ali N., Ijaz F. 2020. Ecological gradients hosting plant communities in Himalayan subalpine pastures: Application of multivariate approaches to identify indicator species. – Ecological Informatics. 60: 101–162. https://doi.org/10.1016/j.ecoinf.2020.101162
  42. Río S.d., Penas Á. 2006. Potential distribution of semi-deciduous forests in Castile and Leon (Spain) in relation to climatic variations. – Plant Ecology. 185: 269–282. https://doi.org/10.1007/s11258-006-9103-x
  43. Rivas-Martinez, Penas A., Diaz T.E. 2004. Bioclimatic map of Europe, thermoclimatic belts. Cartographic Service. University of Leon, Spain.
  44. Rocchini D., Luque S., Pettorelli N., Bastin L., Doktor D., Faedi N., Feilhauer H., Féret J-B., Foody G.M., Gavish Y., Godinho S., Kunin W.E., Lausch A., Leitão P.J., Marcantonio M., Neteler M., Ricotta C., Schmidtlein S., Vihervaara P., Wegmann M., Nagendra H. 2018. Measuring β-diversity by remote sensing: A challenge for biodiversity monitoring. – Methods in Ecology and Evolution. 9: 1787–1798. https://doi.org/10.1111/2041-210X.12941
  45. [Sedel’nikov] Седельников В.П. 1988. Высокогорная растительность Алтае-Саянской горной области. Новосибирск. 222 с.
  46. Smirnova M.A., Bocharnikov M.V. 2021. Ecosystem, vegetation and soil diversity of the mountain forest-steppe of West Altai (a case study of the Tigirek State Natural Reserve). – IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 908(1): 012028. https://doi.org/10.1088/1755-1315/908/1/012028
  47. [Sochava] Сочава В.Б. 1979. Растительный покров на тематических картах. Новосибирск. 189 с.
  48. [Sochava] Сочава В.Б. 1980. Географические аспекты сибирской тайги. Новосибирск. 256 с.
  49. [Sukachev, Zonn] Сукачев В.Н., Зонн С.В. 1961. Методические указания к изучению типов леса. М. 144 с.
  50. Tchebakova N.M., Blyakharchuk T.A., Parfenova E.I. 2009. Reconstruction and prediction of climate and vegetation change in the Holocene in the Altai–Sayan mountains, Central Asia. – Environmental Research Letters. 4: 045025. https://doi.org/10.1088/1748-9326/4/4/045025
  51. Valentini R., Zamolodchikov D., Reyer C., Noce S., Santini M., Lindner M. 2020. Climate change in Russia – past, present and future. – In: Russian forests and climate change. What Science Can Tell Us 11. European Forest Institute. P. 45–52. https://doi.org/10.36333/wsctu11
  52. Walter H., Breckle S.-W. 1991. Okologishe Grundlagen in global sicht. Stuttgart: G. Fischer. 586 p.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Ключевые участки для биоклиматического моделирования растительности с точками геоботанических описаний сообществ.

Скачать (731KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Биоклиматические модели растительности ключевого участка в Западном Саяне: a – типологические подразделения растительности (наименования – см. табл. 3); b – устойчивость растительности к изменению климата.

Скачать (620KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Биоклиматические модели растительности ключевого участка в Восточном Саяне: a – типологические подразделения растительности (наименования – см. табл. 3); b – устойчивость растительности к изменению климата.

Скачать (517KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Биоклиматические модели растительности ключевого участка в Западном Алтае: a – типологические подразделения растительности (наименования – см. табл. 3); b – устойчивость растительности к изменению климата.

Скачать (500KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Биоклиматические модели растительности ключевого участка в Кузнецком Алатау: a – типологические подразделения растительности (наименования – см. табл. 3); b – устойчивость растительности к изменению климата.

Скачать (775KB)
Метаданные
7. Абсолютная высота (м)

Скачать (72KB)
Метаданные
8. Средняя многолетняя годовая температура (°C)

Скачать (63KB)
Метаданные
9. Среднее многолетнее годовое количество осадков (мм)

Скачать (71KB)
Метаданные
10. Индекс континентальности

Скачать (53KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024