Чувствительность фитопродукционного процесса в низкогорно-степных ландшафтах Южного Урала к флуктуациям гидротермического режима

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Выявление естественного диапазона и последовательности состояний ландшафта требуется для оценки реакции фитопродукционного процесса на внешние сигналы, которая может оцениваться в категориях инерционности и восприимчивости. Мы используем динамику пространственного распределения нормализованных разностных вегетационных индексов (NDVI) для ранжирования групп урочищ степного ландшафта заповедника “Оренбургский” по чувствительности функционирования к гидротермическим флуктуациям и климатическим трендам. Использованы данные вегетационного периода 2013–2024 гг. за 82 срока. Методом главных компонент выделены 5 факторов дифференциации, описывающие либо динамику NDVI за ту или иную часть вегетационного периода, либо специфическую реакцию части урочищ на экстремальные погодные события. Выделены 8 классов годового хода, различающихся по времени достижения пика фитомассы и выраженности ее позднелетнего уменьшения. Установлена синхронность внутрисезонных изменений средних NDVI между группами урочищ. Выявлены формы устойчивости урочищ к гидротермическим флуктуациям. Ксеропетрофитные и сухие степи гребней и склонов наиболее инертны в случае летней засухи почти без потери фитомассы, но восприимчивы к обильным осадкам второй половины лета с ростом фитомассы. В случае потепления и иссушения климата они будут наиболее устойчивы. Типичные разнотравно-типчаково-ковыльные степи плато на среднесуглинистых черноземах южных более восприимчивы к позднелетним экстремальным осадкам при условии влажной первой половины лета. Ксеромезофитные и мезофитные сообщества лощин наиболее сильно теряют фитомассу при летней засухе и почти не восприимчивы к дополнительному увлажнению, что делает их наиболее уязвимыми в случае тренда на рост температур и уменьшения осадков.

Об авторах

А. В. Хорошев

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет

Email: avkh1970@yandex.ru
Москва, Россия

Список литературы

  1. Базилевич Н.И. Биологическая продуктивность экосистем Северной Евразии. Москва: Наука, 1993. 293 с.
  2. Барталев А.С., Егоров В.А., Жарко В.О., Лупян Е.А., Плотников Д.Е., Хвостиков С.А., Шабанов Н.В. 2016. Спутниковое картографирование растительного покрова России. Москва: ИКИ РАН. 208 с.
  3. Беручашвили Н.Л. Этология ландшафта и картографирование состояний природной среды. Тбилиси: Изд-во Тбилисского университета, 1989. 198 с.
  4. Гродзинський М. Д. Ландшафтна екологія. Київ: Знання, 2014. 550 с.
  5. Коломыц Э.Г. Экспериментальная географическая экология. Записки географа-натуралиста. Москва: Товарищество научных изданий КМК, 2018. 716 с.
  6. Мордкович В.Г. 2014. Степные экосистемы. Новосибирск: Акад. изд-во “Гео”, 170 с.
  7. Рябинина Н.О. Степеведение. Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2014. 472 с.
  8. Титлянова А.А., Базилевич Н.И., Шмакова Е.И., Снытко В.А., Дубынина С.С., Магомедова Л.Н., Нефедьева Л.Г., Семенюк Н. В., Тишков А.А., Ти Тран, Хакимзянова Ф.И., Шатохина Н.Г., Кыргыс Ч.О., Самбуу А.Д. Биологическая продуктивность травяных экосистем. Географические закономерности и экологические особенности. Новосибирск: ИПА СО РАН, 2018. 110 с.
  9. Хорошев А. В. Пространственная структура как фактор стабильности биопродукционного функционирования степных геосистем (на примере Айтуарской степи, Южный Урал) // Принципы экологии. Т. 9. 2020. № 3. С. 71–86.
  10. Хорошев А.В., Леонова Г.М. Реакции при изменении увлажнения в ландшафте Айтуарской степи (Южный Урал) // Вестник Московского университета, серия 5 география. 2015. № 4. С. 95–103.
  11. Хорошев А.В., Калмыкова О.Г., Дусаева Г.Х. Оценка индекса NDVI как источника информации о надземной фитомассе в степях // Исследование Земли из космоса. 2023. № 3. С. 27–43. https://doi.org/10.31857/S020596142303003X
  12. Eastman J.R., Sangermano F., Machado E.A., Rogan J., Anyamba A. Global trends in seasonality of normalized difference vegetation index (NDVI), 1982–2011 // Remote Sensing. Vol. 5. 2013. P. 4799–4818. https://doi.org/10.3390/rs5104799
  13. Fabricante I., Oesterheld M., Paruelo J.M. Annual and seasonal variation of NDVI explained by current and previous precipitation across Northern Patagonia // Journal of Arid Environments. Vol. 73, Issue 8. 2009. P. 745–753.
  14. Fedorov N.I., Zharkikh T.L., Mikhailenko O.I., Bakirova R.T., Martynenko V.B. Forecast changes in the productivity of plant communities in the Pre-Urals steppe site of Orenburg state nature reserve (Russia) in extreme drought conditions using NDVI // Nature Conservation Research. Заповедная наука 2019. 4 (Suppl.2). P. 104–110. https://doi.org/10.24189/ncr.2019.044
  15. Gilmanov T.G., Tieszen L.L., Wylie B.K., Flanagan L.B., Frank A.B., Haferkamp M.R., Meyers T.P., Morgan J.A. Integration of CO2 flux and remotely-sensed data for primary production and ecosystem respiration analyses in the Northern Great Plains: potential for quantitative spatial extrapolation // Global Ecology and Biogeography. 2005. Vol. 14. P. 271–292.
  16. Hossain L., Li J. NDVI-based vegetation dynamics and its resistance and resilience to different intensities of climatic events // Global Ecology and Conservation. Vol. 30. 2021, e01768. https://doi.org/10.1016/j.gecco.2021.e01768
  17. Jobbagy E.G., Sala O.E., Paruelo J.M. Patterns and controls of primary production in the Patagonian steppe: a remote sensing approach // Ecology. Vol. 83(2). 2002. P. 307–319.
  18. Klimavicius L., Rimkus R., Stonevicius E. Seasonality and long-term trends of NDVI values in different land use types in the eastern part of the Baltic Sea basin // Earth system changes in marginal seas / Oceanologia. Vol. 65. 2023. P. 171–181. https://doi.org/10.1016/j.oceano.2022.02.007
  19. Sternberg T., Tsolmon R., Middleton M., Thomas D. Tracking desertification on the Mongolian steppe through NDVI and field-survey data // International Journal of Digital Earth. Vol. 4(1). 2011. P. 50–64. https://doi.org/10.1080/17538940903506006
  20. Vogel A., Scherer-Lorenzen M., Weigelt A. Grassland resistance and resilience after drought depends on management intensity and species richness // PLoS One. Vol. 7(5). 2012, e36992. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0036992
  21. Wang R., Gamon J.A., Montgomery R.A., Townsend P.A., Zygielbaum A.I., Bitan K., Tilman D., Cavender-Bares J. Seasonal Variation in the NDVI–Species Richness Relationship in a Prairie Grassland Experiment (Cedar Creek) // Remote Sensing. 2016. Vol. 8, 128. https://doi.org/10.3390/rs8020128

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025