Карты биологической продуктивности экосистем

Значительный интерес проявляется к экологическим картам, отражающим энергетику и метаболизм экосистем (Базилевич и др., 1970). В процессе их создания вырабатываются определенные подходы к отражению продуктивности растительных сообществ и характеристик энергетических параметров продукционной массы. В. Б. Сочава (1980), придавая большое значение картам этого типа, отмечал, что они должны быть связаны со структурой и динамикой растительного покрова, со свойствами экотопов, и именно в этом направлении могут решаться проблемы картографирования экосистем. Через показатели продукционных процессов растительного покрова, характеристику процессов его деструкции определяется биосферная роль экосистем. Экологический потенциал биоты и ее состояние отображаются через показатели запасов биомассы, ее ежегодный прирост и ежегодную продукцию. По этим показателям можно судить об устойчивости экосистем и их трансформации под воздействием каких-либо природных факторов или о степени антропогенного воздействия.

Известны серии карт продукционных процессов для разных пространственных (территориальных) уровней: мира, России, отдельных регионов. В Атласе «Природа и ресурсы мира» (Часть II, 1998) помещена серия из четырех карт (1:80 000 000), отображающих количественные характеристики продуктивности растительного покрова суши (и отчасти моря): запасы живой фитомассы, запасы мортмассы, первичную продуктивность фитомассы и потребление азота, элементов минерального питания на построение первичной продукции фитомассы. Основой для составления карт послужила карта растительности мира. Карта «Запасы живой фитомассы» (надземной и подземной) показывает различия в величине накопленного растениями органического вещества на различных территориях суши Земли. На ней отчетливо проявляются особенности накопления фитомассы в различных широтных поясах и биоклиматических областях, различающихся по степени увлажнения. На карте «Запасы мортмассы» показано распределение количества надземной и подземной мортмассы растительности (сухостоя, валежа, ветоши травянистых растений и др.). Карта «Первичная продуктивность фитомассы» отображает различия в образовании надземной и подземной фитомассы в течение одного года. Особый прием (чередование полос разного цвета, соответствующее максимальным и минимальным значениям фитомассы) использован для горных территорий с большими различиями в показателях продукционных параметров. Значительная роль отводится экологическим условиям, в первую очередь, факторам теплообеспеченности, увлажнения, определяющим продукционные процессы. Карта «Потребление азота и элементов минерального питания на построение первичной продукции фитомассы» представляет различия в потреблении элементов питания растительностью суши в различных поясах и биоклиматических областях. В табличной легенде карты отражены емкость биоклиматического круговорота (в кг/га в год), классы и типы химизма круговорота.

Карты этого раздела Атласа позволяют количественно оценить потенциальную продуктивность и особенности биогеохимических циклов экосистем суши Земли, определить ресурсы растительного вещества и возможности их возобновления в разных регионах мира. Они могут послужить точкой отсчета для выявления изменений приведенных параметров в глобальных колебаниях климата или под антропогенным воздействием в будущем.

В качестве примера регионального опыта отметим серии из трех карт для России в целом (1:50 000 000) и для Ханты-Мансийского автономного округа-Югры (1:5 000 000), которые включают карты фитомассы, годовой продукции и продукционного потенциала экосистем. На последней из них для оценки вклада в продукционный процесс фитомассы и годовой продукции фитомассы использован комплексный показатель — продукционный потенциал, представляющий произведение значений фитомассы и продукции. Показатель ранжирован относительно минимального значения для территории России. Продукционный потенциал характеризует энергетический запас и особенности структурнофункциональной организации как естественных, так и антропогенно-трансформированных экосистем и отражает реализацию от;

дельной экосистемой природных условий. При сопоставлении изучаемой территории (или экосистемы) с эталонной можно определить степень их отличия, количественное снижение продукционного потенциала, оценить ущерб, нанесенный биосфере. Дополнительно к трем вышеприведенным картам на территорию Ханты-Мансийского автономного округа-Югры составлена карта «Время накопления запасов биомассы». Этот показатель, полученный как результат деления величины запасов фитомассы на продукцию, показывает, за сколько лет данный тип экосистемы может накопить характерную для него фитомассу при существующей скорости ежегодного прироста фитомассы (продукции, кг/га в год).

Интересны опыты по разработке серии карт на основе применения математических методов (карт полей), отображающих продукционные процессы в статике, динамике и взаимосвязи с различными природными и антропогенными факторами (Снытко и др., 1977). Карты полей дают представление о непрерывности, плавности распределения количественных признаков (рис. 15). Для исследования этого показателя авторы избрали запас надземной фитомассы, полученный по материалам стационарных и маршрутных наблюдений в степях Онон-Аргунского ландшафта. Прослеживается четкая дифференциация запасов фитомассы по отдельным сообществам. Наименее продуктивны в ландшафте формации ирисовых лугов в сочетании с солончаковыми сообществами (4−8 ц/га); запасы фитомассы фоновых пижмовых и вострецово-тырсовых степей, широко используемых в пастбищном хозяйстве, составляют 14−16 ц/га, достигая 18 ц/га в маловыпасаемых местах. Довольно высокие запасы фитомассы характерны для вейниковых лугов и пойменных сообществ в долине р. Аргунь (20−22 ц/га). В работе приводятся также две карты: надземной фитомассы, построенной на основе математической обработки статистических материалов, и полей динамики фитомассы, рассчитанных с применением компьютерных технологий.

Большое значение в последнее время уделяется картографическому анализу баланса СО, и О, в различных экосистемах и в биосфере в целом, динамике углерода в природных средах через продукционную деятельность растительности (Исаев, Коровин, 1997). К этой же группе относятся карты депонирования углерода, кислородного баланса, карты фотосинтеза и пр. Первым отечественным.

Рис. 15. Изолинейная карта надземной фитомассы, ц/га (по В. А. Снытко и др., 1977).

опытом по биоэкологическому картографированию в этом направлении следует считать карту интенсивности транспирации и расхода воды, соответствующего транспирационной способности растений (Бейдеман и др. I960).