Биоклиматические карты

Биоклиматические карты показывают распространение биоценозов в зависимости от различных показателей климатических факторов с учетом пространственной размерности поверхности биосферы. Экологизация тематического содержания карт растительности в первую очередь затронула форму и характеристику выделов их легенд. Важнейшие экологические факторы, с дробным описанием степени их проявления, определяющей характер растительного покрова, приводятся на разных уровнях подразделений легенд карт.

Экологическое зонирование мира. Эколого-географическая основа природной дифференциации территории традиционна для биогеографии. Макроструктура живого покрова суши определяется дифференциацией природной среды на глобальном уровне, что находит отражение в его зональном распределении на равнинах (зональный биом) и высотно-поясном - в горах (оробиом). В основу представлений о зональной структуре живого покрова планеты легли связи между растительностью и климатом, установленные еще в начале XIX в. А. Гумбольдтом.

На современном этапе экологическое зонирование мира проведено в единой системе подразделений в рамках программы "Оценка глобальных лесных ресурсов" под эгидой Лесного департамента ФАО ООН (Global..., 2000). Роль лесов в устойчивом развитии регионов огромна, однако экологическое зонирование необходимо для решения не только национальных и региональных проблем, связанных с использованием лесных ресурсов, но имеет и более общий глобальный характер в условиях масштабных изменений природной окружающей среды.

В основу экологического зонирования мира положен биоклима- тический подход, который учитывает изменение температурных показателей и влажности воздуха, хорошо коррелирующих с потенциальной растительностью на региональном и планетарном уровнях. При зонировании использована система биоклиматичес- ких подразделений суши Кёппена (W.Koppen, 1931 по "Global ecological ...", 2000. FAO-2000) с выделением климатических типов (областей - первый уровень -1) и региональных классов (второй уровень - 11), которым соответствуют зональные растительность и почвы (табл. 2).

На карте глобального экологического зонирования суши (рис. 1) по температурным условиям на Земле выделено пять климатических поясов (областей): тропический, субтропический, умеренный, бореальный и полярный. На втором уровне экологического зонирования, используя характеристику режима осадков, выделено 14 региональных классов, при этом учитывается положение горных территорий в схеме климатических областей Кёппена. Эти экологические категории включают растительный покров таких крупных подразделений, как: тропические дождевые леса, тропические редколесья, бореальные хвойные леса и т. д. Типичные эдафические варианты растительности (мангры, болота, песчаные массивы и др.) подчинены зональным типам.

Таблица 2

Глобальное экологическое зонирование мира (фрагмент) (по Кёппену в "Global...", 2000)

Уровень 1		Уровень II
Климатические области		Климатические типы		Зональные типы растительности
Название	Характери стика	Название и символы	Характеристика
Умеренная	4-8 месяцев температура выше 10°С	Океаниче ский Do	Самый холодный месяц с температурой выше 0°	Смешанные, хвойные вечнозеленые, широколиственные листопадные леса
		Континен тальный Dc	Самый холодный месяц с температурой выше или около 0°	Смешанные лис- топадно-хвойные леса
Бореальная	Около трех месяцев температура выше 10°С	Бореальный Е	Испарение ниже осадков	Лесотундра и редколесья, тайга

На территории России в ее современных границах расположены: полярная, бореальная и умеренная области (в табл. 3 приведены данные для подразделений лесов умеренной и бореальной областей на территории России).

На основе схемы экологического зонирования суши составлены карты климатических типов растительности континентов (рис. 2) в целях дальнейшей экологической дифференциации территории на национальном уровне.

Карта "Растительность Европы" (1:2 500 000) отображает потенциальную растительность, дает представление о распространении основных естественных растительных сообществ и их комбинаций в связи с климатическими и эдафическими условиями континента, отражает специфику зональных, горных и сопутствующих типов растительности. Легенда карты содержит информацию о структуре и разнообразии главных подразделений растительного покрова, их обусловленности факторами окружающей среды, вскрывает специфику географических вариантов и экологических особенностей классификационных подразделений. Первый уровень деления сложного растительного покрова основан на кпассифика-

Таблица 3

Экологические области, зоны и региональные классы на территории России (по Кёппену в "Global...", 2000)

Климатические области	Экологические зоны /индекс на карте	Региональные классы
Умеренная	Континентальная TeDc	12: Равнинные умеренные леса
	Семиаридная TeBSh	15: Равнинные степи
	Горы ТеМ	13: Горные умеренные леса 14: Горные редколесья и кустарники 16: Горные степи
Бореальная	Хвойные леса ЕВа	7: Северная тайга 8: Средняя тайга 9: Южная тайга и подтайга
	Тундровые редколесья ЕВЬ	3: Северные 4: Южные 6: Предтундровые редины и кустарники
	Горы ВМ	10: Субальпийские редколесья 11: Горная тайга

ции растительных сообществ в соответствии с влиянием основных климатических факторов и физиономическими особенностями картографируемых единиц (Приложение 1.1).

На мелкомасштабной карте "Растительность Австралии" (1:6 000 000) при систематизации материала о тропической и вне- тропической растительности континента выделены региональнотипологические комплексы формаций, исходя из провинциальных особенностей характера увлажнения и режима осадков, географического положения и эдафической специфики территории (Огурее- ва идр., 1992). Для определения этих комплексов использованы показатели по среднегодовому количеству осадков как одному из важнейших факторов дифференциации растительного покрова в рамках ботанико-географических регионов (Приложение 1.2).

Климатическая характеристика выделов карты растительности может быть приведена по данным показаний метеостанций по

методу Г. Вальтера (1968). Так, на карте растительности Франции (1:500 000) для каждого выдела приведены климадиаграммы (рис. 3), отобранные по средним показателям среди всех климатических станций выдела (Ozenda, 1986).

Фенологические карты. Особую группу отображения естественной динамики сообществ составляют оперативные карты фенологических состояний растительного покрова и животного населения, которые передают распространение природных объектов с определенными типами фитофенологических режимов во времени и в пространстве (Малышева, 1968; Минин, 2000). Они показывают одно из существенных свойств отдельных видов или биоценозов - их сезонную динамику. Различают две группы карт: флоро- или фаунофенологические и ценофенологические. Карты первой группы выявляют географические закономерности сроков наступления фенологических фаз отдельных естественных видов или их форм, рас в пределах их ареалов (рис. 4). Помимо смен фе- нофаз на этих картах отображают длительность фаз (например, длительность созревания ягод смородины, отлет-прилет грачей, журавлей и др.), длины вегетационного периода или отдельных его частей у растений, отдельных периодов сезонного развития животных и прочие сюжеты.

Ко второй группе относятся фенологические карты, выявляющие географические закономерности сезонного развития отдельных растительных сообществ или других подразделений растительного покрова, миграции животных. Состояние растительных сообществ определяется режимом местообитаний: изменениями радиации, тепла и влаги, ветрового режима, солевого, газового состава почв, динамикой животного населения и пр. Обычно состояние растительного сообщества рассматривается на каком-то от-

Рос. 1. Гповальное распространение климатических типов растительности Кёппена: 1 - тропические влажные, 2 - тропические влажно-сухие, 3 - тропические и субтропические семиаридные, 4 - тропические и субтропические аридные, 5 - умеренные семиаридные, 6 - умеренные аридные, 7 - субтропические с сухим летом, 8 - субтропические гумидные, 9- умеренные океанические, 10- умеренные континентальные, 11 - бореапьныв, 12- полярные тундры, 13- полярные ледники, 14- высокогорья [no Trewartha (1968) in Bailey (1996))

Рис. 2 Глобальное экологическое зонирование мира (ФАО, 2000); фрагмент карты на территорию бывшего Советского Союза. Климатические типы растительности: 1 - тундры; 2 - лесотундра: 3 - бореальные леса; 4 - широколиственные леса и лесостепь; 5 - степи; 6 - пустыни; 1 - горы

Рис. 3. Фрагмент фитоэкологической карты; ботанические районы по степени гумидности климата (в скобках количество гумид- ных месяцев/год): е - семигумидный (6-7), f - субгумидный (8-10), g - гумидный (11-12), h- пергумидный (12) с климадиаграммами для выде- лов карты (по П. Озенда, 1986); а - образец кпимадиаграммы по Г. Вальтеру (1968)

резке времени, в пределах которого проявляются свойственные ему характерные черты: смена фенологических фаз отдельных видов растений или их комплексов, периодичность потребления влаги и питательных веществ, последовательность накопления фитомассы и др. Некоторые природные режимы растительных сообществ имеют интегральный характер и могут быть показаны на картах, давая возможность по ним судить о состоянии других компонентов экосистем. Например, фенологические карты состояния черемуховых сообществ включают фенологические сведения о периодах распускания листьев, цветения, плодоношения деревьев, с которыми связаны многие другие режимные показатели экотопов и жизнедеятельность животных. На основе изучения сезонной ритмики жизнедеятельности растений создаются фенологические карты сезонной динамики растительных сообществ (рис. 4).

Рис. 4. Фенологические карты европейской части России: а - средние многолетние даты развертывания первых листьев у березы повислой (признак начала периода "разгара весны", массовое начало сельскохозяйственных работ, посадка картофеля на легких почвах, окончание весенних деревопосадочных работ); б - первое кукование кукушки обыкновенной (признак восстановления структуры и функционирования связей в биоценозе до летнего уровня после зимнего периода покоя) (по А. А. Минину, 2000)

Карты флуктуаций растительных сообществ. Длительные стационарные наблюдения за природными режимами растительных сообществ в различных природных условиях показывают, например, что флористический потенциал луговых сообществ в наземном ярусе реализуется примерно в течение 10-12 лет. Это тот временной интервал, за который разногодичные колебания природных режимов позволяют проявиться всему флористическому составу (Работнов, 1974). На картах этого типа могут быть отражены как разногодичные вариации сообществ, так и полные эколого-динамические ряды погодичных состояний сообществ, связанных с режимом экотопов в отдельные годы (рис. 5).

Корреляционные карты. Большой интерес представляют корреляционные карты, вскрывающие экологическое ОГЛАВЛЕНИЕ геоботанических выделов. Отмечается два подхода к их

Рис. 5. Серия карт растительности района Тренто (Север- ная Италия) по состоянию на разные годы, показывающая изменение флористического состава сообществ (логодичные описания сообществ) двух осоковых формаций (Carex rostrata, С. elata) и сокращение занятой ими площади за период с 1976 по 2001 гг. (по F. Pedrotti, 2004)

составлению. Экологическое ОГЛАВЛЕНИЕ одних основано на анализе совпадения границ геоботанических выделов с ареалом фактора. Другой подход основан на вычислении коэффициентов корреляции численных значений фактора и выраженности растительных сообществ в пространстве. Имеется опыт составления "Эколого-фитоценотической карты Азиатской России" (1:7 500 000) по данным корреляции растительного покрова (фи- тоценомеров высокого ранга на уровне формаций и их сочетаний) с биоклиматическими показателями теплообеспеченности и увлажнения (Букс, 1976). За исходные параметры приняты: сумма биологически активных температур воздуха выше 10°, среднегодовое количество осадков и радиационный индекс сухости, рассчитанный по методу М. И. Будыко, которые отражают гидротермические условия местообитаний растительности. Для каждого геоботанического выдела рассчитана биологическая продуктивность в ц/га. Приняв интервал в градациях суммы температур воздуха в 400°С, на карте удалось показать семь подзональных полос. Уровни теплообеспеченности с интервалом в 200°С соответствуют полосам растительности в пределах подзон. В пределах полос флористический состав, ярусность, синузи- альная структура растительных сообществ и их биологическая продуктивность зависят от влажности, характеризуемой шестью ступенями увлажнения, согласно значениям индекса аридности М. И. Будыко от избыточно-влажных и влажных (0-0,5 - 1,0) до сухих и очень сухих условий (2-2,5 и более). Корреляционные карты содержат экологическую информацию и дают сведения о живом покрове в целом и экологическом потенциале территории (Приложение 1.3).

Сведения о влиянии климатических условий на распределение растительных формаций в Сибири содержатся во многих известных работах ботаников - Л. В. Шумиловой, Л. Н. Тюлиной, А. В. Куми- новой и др. Д. И. Назимова (2004) предложила схему ординации лесов Сибири в климатических полях территории (рис. 6), на которой по одной оси показаны значения коэффициента Континенталь- ности по Конраду (1946), а по другой - значения суммы активных температур больше 10°С. Эта схема дает представление об оптимальных и граничных положениях подразделений таежных лесов в различных климатических секторах.

Рис. 6. Географическая биоклиматическая модель лесного покрова Сибири. Система лесорастительных зон (подзон и секторов) и биомов в координатах теплообеспеченности - континентапьности (сумма среднесуточных температур за сезон роста с температурами выше 10°С), по данным материалов лесоустройства и 225 метеостанций и коэффициента континентапьности по Конраду (1946), Д. И. Назимовой и др., (2004)

Индикационные карты связи растительности с литологией пород и геоструктурными особенностями территории отражают пространственное размещение различных типов растительности в связи с геологическим строением территории, вскрывают специфику состава растительных сообществ, свойственных различным горным породам и геологическим структурам. Большое значение при этом придается генетически однородным поверхностям рельефа, что дает возможность объективно оценить связь распространения растительности с едиными геологическими условиями и однотипными рельефообразующими процессами, происходящими на этой территории. Как показывают исследования, ход восстановительных сукцессий в таежных лесах севера Средней Сибири на разных по литологии горных породах неодинаков (Лукичева, 1972). Возникает необходимость выявления различных динамических рядов таежной растительности в районах с различными геологическими условиями. По данным А. Н. Лукичевой, большинство растительных сообществ имеет более-менее широкую экологическую амплитуду, встречаясь на разных горных породах и формах рельефа, поэтому важно учитывать набор и соотношение по занимаемой площади растительных сообществ, отражающих различные стороны экологической среды. Большое значение морфолитоструктур в формировании современных ландшафтов Северо-Востока Сибири обосновала Г. Н. Егорова (1983). Растительный покров, по ее мнению, выступает только в роли корректирующей системы, но не меняющей существа принципиальных связей внутри морфолитосистем в бассейне реки Омолон. С другой стороны, растительность играет существеннейшую роль в связи с мерзлотными процессами, способствуя стабилизации субстратов. Устойчивость геосистем определяется тесным взаимодействием структуры морфолитокомплекса в пределах единого генетического ряда и составляющих его компонентов.

Для выявления связей растительности с литологией пород используются методы ландшафтных исследований на профилях в природе, методы дистанционного зондирования, совершенствуются технологии компьютерной интерпретации цифровых изображений по материалам космической съемки, что повышает информационную значимость соответствующих фитоэкологических карт.

Почвенно-ботанические карты, отражающие связи растительных сообществ с эдафическими условиями среды, являются наиболее традиционными для фитоэкологического картографирования. Во времена работы Переселенческого управления и в первые годы прошлого столетия многие геоботаники, в том числе Р. И. Аболин, Б. Н. Городков, Б. А. Келлер, Л. Г. Раменский, В. Н. Сукачев и другие, принимали участие в почвенно-ботаническом обследовании земель при освоении новых районов Сибири. В процессе этих работ были заложены основы крупномасштабного картографирования растительности и отражения экологической информации, необходимой для практических целей. Разработаны сюжеты почвенно-ботанических карт, на которых обычно показываются физикохимические характеристики, механический состав почв и почвенные процессы, влияющие на развитие и состояние растительных сообществ.

На современном этапе повысилось внимание к эколого-географическому анализу территории, предполагающему инвентаризацию, оценку и прогноз природных комплексов в различных условиях их функционирования. Почвенно-растительный покров отражает сложившуюся ландшафтную структуру территории, чутко реагирует на разносторонние виды антропогенного воздействия и является индикатором состояния экологического потенциала региона в целом. Специальные работы по сопряженному картографированию растительного и почвенного покрова проведены в бассейне малой реки Подмосковья (Экосистемы..., 2006). Серия крупномасштабных фитоэкологических и почвенных карт отражает состояния природных и созданных человеком лесных экосистем и может быть использована как основа для оценки современного ценотического, почвенного разнообразия и тенденций его динамики в пределах бассейна. Через состав и свойства почвенно-растительного покрова отражается современный экологический потенциал территории в целом и состояние его отдельных компонентов.

Картографический эколого-географический анализ взаимосвязей температурного режима почв с климатическими особенностями и характером растительного покрова проведен для территории Восточно-Европейской равнины (Кречетов, Чернецова, 2007).

В системе ГИС составлена серия мелкомасштабных карт, показывающих распределение среднегодовых температур почв на разных глубинах от поверхности почвенного профиля и ход температур по сезонам года. Этот анализ позволил установить связь термического режима почве глубиной проникновения корневых систем в ценозах различных экосистем, выявить подзонапьные различия и установить географическую специфику этих взаимосвязей. Авторам удалось разработать ряд показателей, характеризующих эколого-термические условия существования биоценозов. Эти данные могут быть использованы при мониторинге, оценке состояния растительности и динамике экосистем (рис. 7).

Связь пустынной растительности с механическим составом почв и степенью их засоления раскрыта на карте "Растительность пустынь Казахстана и Средней Азии" (1:4 000 000) (1995). На фоне основных ботанико-географических закономерностей распределения растительности равнинных (зональных и подзональных) и горных (высотно-поясных) территорий на карте показаны многочисленные географические варианты типов растительности и формаций, даны характеристики их состава и показаны ботанико-географические особенности. Многообразие растительных сообществ обусловлено также и особенностями литологического состава пород. По механическому составу почв выделены эдафические варианты растительности - пелитофитные (на суглинистых и глинистых почвах), гемипсаммофитные (на супесчаных почвах), гемипетрофитные (в условиях близкого залегания коренных пород), петрофитные (на каменисто-щебнистых почвах) и псам- мофитные (на песчаных почвах и песках). По степени закрепленности песка различаются пустыни рыхлопесчаных, связнопесчаных и пылеватопесчаных массивов. Связность песка и его пылеватость определяют ход сукцессионных процессов в растительном покрове песчаных пустынь (Приложение 1.4).

Галоиндикациопные карты. Выявление зависимости растительных сообществ от степени засоленности субстратов издавна является традиционной в геоботанике. На Карте растительности пустынь Казахстана и Средней Азии (1995) впервые выделены подзонапьные типы гипергалофитной растительности (северный, средний и южный) и даны их различия по составу эдификаторных видов. По степени засоления почв на карте показаны гемигало-

Рис. 7. Суммы температур выше 10'С в почвенных горизонтах на глубине 20 см (по П. П. Кречетову, О. В. Чернецовой, 2007)

фитные, галофитные и гипергалофитные варианты пустынных растительных сообществ (Приложение 1.4).

Известны и другие индикационные карты засоления территории и растительности. На этих картах изолиниями показаны значения степени проявления фактора и распространение растительных сообществ. На основании интерпретации данных о степени и типах засоления почвообразующих пород и характера растительности составлены карты засоления почвообразующих пород Северного Казахстана, равнинной части Алтайского края и др. (Атлас Северного Казахстана (1970), Атлас Алтайского края (1978).