Термодинамические параметры горных лесов Прихубсугулья (хр. Хорьдол-Сарьдаг, Монголия)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Изложены результаты применения термодинамического подхода для исследования функционирования горных лесных биогеоценозов на основе мультиспектральной сканерной съемки Landsat 8 OLI TIRS для ландшафтов северо-западного Прихубсугулья. На примере участка хр. Хорьдол-Сарьдаг рассмотрено пространственно-временное варьирование термодинамических характеристик, рассчитанных в рамках неравновесной модели термодинамики Тсаллиса. На основе метода главных компонент выделены параметры порядка термодинамической системы – инвариантные состояния каждой переменной. Для каждого инварианта оценен вклад рельефа и выделены ведущие морфометрические характеристики, определяющие его пространственное варьирование. Оценен вертикальный градиент температуры в различные сезоны. Показано, что в условиях резко континентального климата термодинамическая система горных лесов имеет три функциональных подсистемы, отвечающие за испарение, тепловое поле и продуктивность. Рост массы древесной растительности увеличивает поглощение энергии и эвапотранспирацию, но уменьшает неравновесность преобразования солнечной энергии.

Об авторах

Р. Б. Сандлерский

Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: srobert_landy@mail.ru
Россия, 119071, Москва, Ленинский проспект, д. 33

Н. М. Петржик

Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН

Email: srobert_landy@mail.ru
Россия, 119071, Москва, Ленинский проспект, д. 33

Т. Жаргалсайхан

Ботанический сад-институт АНМ

Email: srobert_landy@mail.ru
Монголия, 13330, Улан-Батор, проспект Энхтайван, д. 54а

И. И. Широня

Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН

Email: srobert_landy@mail.ru
Россия, 119071, Москва, Ленинский проспект, д. 33

Список литературы

  1. Байбар С., Пузаченко М.Ю., Сандлерский Р.Б., Кренке А.Н. Ландшафтные инварианты – параметры порядка динамической сиcтемы // Изв. РАН Сер. геогр. 2023. Т. 87. № 3. С. 370–390. https://doi.org/10.31857/S2587556623030056
  2. Вантеева Ю.В., Пузаченко Ю.Г., Сандлерский Р.Б. Оценка термодинамических переменных геосистем северо-восточного Прибайкалья на основе мультиспектральной дистанционной информации // Изв. РАН. Сер. геогр. 2017. № 6. С. 157–174. https://doi.org/10.7868/S0373244417060093
  3. Герасимов И.П., Лавренко Е.М. Основные черты природы Монгольской народной республики // Изв. АН СССР. Сер. Геогр. 1952. № 1. С. 27–48.
  4. Гордеев И.Н. Вертикальные градиенты температуры воздуха в бассейне Саяно-Шушенского водохранилища // Вестн. Том. гос. ун-та. 2011. № 346. С. 181–184.
  5. Горный Б.И., Киселев А.Б., Крицук С.Г., Латыпов И.Ш., Тронин А.А. Термодинамический подход к спутниковому картированию накопленного экологического ущерба лесных экосистем // Совр. пробл. дист. зонд. Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 4. С. 124–136. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2019-16-4-124-136
  6. Горный В.И., Крицук С.Г., Латыпов И.Ш. Термодинамический подход для дистанционного картографирования нарушенности экосистем // Совр. пробл. дист. зонд. Земли из космоса. 2011. Т. 8. № 2. С. 179–194.
  7. Горный В.И., Крицук С.Г., Латыпов И.Ш., Храмцов В.Н. Верификация крупномасштабных карт термодинамического индекса нарушенности экосистем // Совр. пробл. дист. зонд. Земли из космоса. 2013. Т. 10. № 4. С. 201–212.
  8. Грубов В.И. Конспект флоры Монгольской Народной Республики // Тр. монгольской комиссии. Вып. 67. М.–Л.: Изд-во АН СССР, 1955. 308 с.
  9. Желтухин А.С., Котлов И.П., Кренке А.С., Пузаченко Ю.Г., Сандлерский Р.Б. Информационное обеспечение устойчивого регионального развития на основе заповедников (опыт Центрально-лесного государственного природного биосферного заповедника) // Изв. Самарского науч. центра РАН. 2011. Т. 13. № 1(6). С. 1508–1516.
  10. Карамышева З.В. Карта растительности монгольской народной республики // Геобот. картогр. 1981. 3–22. https://doi.org/10.31111/geobotmap/1981.3
  11. Мерекалова К.А., Харитонова Т.И., Сандлерский Р.Б., Дьяконов К.Н. Изменение экосистемных функций и их взаимоотношений при развитии постмелиоративного ландшафта Мещёрской низменности // Феномен ландшафтно-географического исследования / Отв. ред. Д.В. Черных. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2023. С. 30–41. https://doi.org/10.53954/9785604788929_30
  12. Мурзаев Э.М. Монгольская Народная Республика: физико-географические описание. М.: Географгиз, 1952. 472 с.
  13. Почвенный покров и почвы Монголии / Ред. И.П. Герасимов, Н.А. Ногина. М.: Наука, 1984. 191 с.
  14. Пузаченко Ю.Г. Инварианты динамической геосистемы // Изв. РАН. Сер. геогр. 2010. № 5. С. 6–16.
  15. Пузаченко Ю.Г. Ранговые распределения в экологии и неэкстенсивная статистическая механика // Аспекты биоразнообразия: Сб. тр. Зоологического музея МГУ. Т. 54(1). Ч. 1. М.: Т-во научных изданий КМК, 2016. С. 42–71.
  16. Пузаченко Ю.Г., Байбар А.С., Варлагин А.В., Кренке А.Н., Сандлерский Р.Б. Тепловое поле южно-таежного ландшафта Русской равнины // Изв. РАН. Сер. геогр. 2019. № 2. С. 51–68.
  17. Пузаченко Ю.Г., Котлов И.П., Сандлерский Р.Б., Кренке А.Н., Пузаченко М.Ю. Оценка состояния возобновимых природных ресурсов и окружающей среды на основе дистанционной информации // Использование и охрана природных ресурсов в России. 2012. № 3(123). С. 55–59.
  18. Пузаченко Ю.Г., Кренке А.Н., Пузаченко М.Ю. Сандлерский Р.Б., Широня И.И. Оценка термодинамических параметров ландшафтного покрова по мультиспектральным измерениям отраженной солнечной радиации Landsat на основе неэкстенсивной статистической механики // Докл. Акад. наук. 2019. Т. 487(3). С. 310–316. https://doi.org/10.31857/S0869-56524873310-316
  19. Пузаченко Ю.Г., Сандлерский Р.Б., Кренке А.Н., Пузаченко М.Ю. Мультиспектральная дистанционная информация в исследовании лесов // Лесоведение. 2014. № 5. С. 13–29.
  20. Пузаченко Ю.Г., Сандлерский Р.Б., Санковский А.Г., Кренке А.Н., Пузаченко М.Ю. Оценка потенциала обеспечивающих, поддерживающих и регулирующих экосистемных услуг с использованием мультиспектральной дистанционной информации (глобальный и региональный уровни) // Учет и оценка экосистемных услуг (ЭУ) – Опыт, особенно Германии и России / сост. К. Груневальд, О. Бастиан, А. Дроздов, В. Грабовский. Dresden: Bundesamt fur Naturschusz, 2014. С. 118–134 (русс./англ.).
  21. Пузаченко Ю.Г., Сандлерский Р.Б., Широня И.И. Долговременные мультиспектральные измерения растительных сообществ // Стационарные экологические исследования: Опыт, цели, методология, проблемы организации / Материалы всероссийского совещания. ЦЛГПБЗ. 15–19 августа 2016. М.: Т-во научных изданий КМК, 2016. С. 144–149.
  22. Сандлерский Р.Б. Динамика термодинамических характеристик ландшафта Центрально-Лесного заповедника в зависимости от погодных условий // Динамика многолетних процессов в экосистемах Центрально-лесного заповедника / Ред. А.С. Желтухин / Труды Центрально-Лесного государственного природного биосферного заповедника. Вып. 6. Великие Луки: Великолукская городская типография, 2012. С. 40–55.
  23. Сандлерский Р.Б. Многомерный анализ термодинамических переменных южнотаежных биогеоценозов по данным дистанционного зондирования // Изв. Самарского науч. центра РАН. 2012. Т. 14. № 1(5). С. 1363–1366.
  24. Сандлерский Р.Б., Кренке А.Н., Пузаченко М.Ю. Мультиспектральная информация в исследовании энергетического баланса биогеоценозов // Биогеоценология в XXI веке: идеи и технологии. XXIV чтения памяти академика В.Н. Сукачева / Ред. Ю.А. Курбатова. М.: Т-во научных изданий КМК, 2017. С. 181–209.
  25. Сандлерский Р.Б., Пузаченко Ю.Г. Термодинамика ландшафта на основе данных дистанционного зондирования // Горизонты ландшафтоведения / Ред. К.Н. Дьяконов, В.М. Котляков / Вопр. геогр. № 138. М.: Кодекс, 2014. С. 185–214.
  26. Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах. Новосибирск: Наука, 1978. 319 с.
  27. Хакен Г. Синергетика. М.: МИР, 1980. 405 с.
  28. Хакен Г. Принципы работы голоногого мозга: Синергетический подход к активности мозга, поведению и когнитивной деятельности. М.: ПерСЕ, 2001. 351 с.
  29. Энхжаргал Э. Дополнение к флоре печеночных мхов хребта Хорьдол-Сарьдаг (Северная Монголия) // Пробл. Бот. Юж. Сибири и Монголии. 2020. Т. 19(1). С. 208–212.
  30. Moore P.E., Meyer J.B., Chow L.S. Natural resource inventory and monitoring for Ulaan Taiga Specially protected areas – An assessment of needs and opportunities in northern Mongolia // U.S. Geological Survey Open-File Report 2017–1025. 2017. 35 p. https://doi.org/10.3133/ofr20171025
  31. Puzachenko Y., Sandlersky R., Sankovski A. Methods of evaluating thermodynamic properties of landscape cover using multispectral reflected radiation measurements by the Landsat satellite // Entropy. 2013. V. 15. P. 3970–3982. https://doi.org/10.3390/e15093970
  32. Puzachenko Y.G., Sandlersky R.B., Krenke A.N., Olchev A. Assessing the thermodynamic variables of landscapes in the southwest part of East European plain in Russia using the MODIS multispectral band measurements // Ecol. Model. 2016. V. 319. P. 255–274. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2015.06.046
  33. Puzachenko Y.G., Sandlersky R.B., Sankovski A.G. Analysis of spatial and temporal organization of biosphere using solar reflectance data from MODIS satellite // Ecol. Model. 2016. V. 341. P. 27–36. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2016.09.022
  34. Puzachenko Y.G., Sandlersky R.B., Svirejeva-Hopkins A. Estimation of thermodynamic parameters of the biosphere, based on remote sensing // Ecol. Model. 2011. V. 222(16). P. 2913–2923. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2011.05.011
  35. Sandlerskiy R., Puzachenko Y. Dynamic of landscape energetic characteristics based on remote sensing data // The probl. of Landscape Ecol. 2011. V. 30. P. 125–132.
  36. Sandlerskiy R.B., Stefanov S.V., Puzachenko Y.G., Puzachenko M.Y. Multifunctional landscape assessment // Implementation of landscape ecological knowledge in practice / The 1-st EALE-Europe thematic symposium proceedings. Poznan, June 16-19.06.2010. Poznan: Wydawnictwo Naukowe UAM, 2010. P. 178–182.
  37. Sandlersky R., Puzachenko Y., Krenke A., Shironya I. Land cover thermodynamic characteristics defined by remote multispectral data based on nonextensive statistical mechanics // Landscape patterns in a range of spatio-temporal scales / Landscape series. 2020. V. 26. P. 111–118. https://doi.org/10.1007/978-3-030-31185-8_7
  38. Tsallis C. Introduction to nonextensive statistical mechanics. N.Y.: Springer, 2009. 382 p.
  39. Tsallis C. Possible generalization of Boltzmann-Gibbs statistics // J. Stat. Phys. V. 52. 1988. P. 479–487.
  40. USGS EROS Archive – Digital Elevation – Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) Void Filled / Earth resources observation and science (EROS) center. 2018 https://www.usgs.gov/centers/eros/science/usgs-eros-archive-digital-elevation-shuttle-radar-topography-mission-srtm-void?qt-science_center_objects=0#qt-science_center_objects [01.10.2023].

Дополнительные файлы


© Р.Б. Сандлерский, Н.М. Петржик, Т. Жаргалсайхан, И.И. Широня, 2023