Ученые разработали новый метод мониторинга состояния стабильных и девственных лесов. Он не требует ни машинного обучения, ни ручного внесения данных и позволит быстро отслеживать состояние лесов по всему миру и сохранить их. Результаты исследования опубликованы в журнале Remote Sensing.
Карты исследуемых регионов с рассчитанным процентом древесного покрова
Потеря лесов в результате деятельности человека стала глобальной экологической проблемой. Леса, которые не затронуты человеком и имеют большое экологическое значение, находятся под особой угрозой. Такие леса имеют большие запасы углерода, поддерживают биоразнообразие растений и животных, в том числе находящихся на грани исчезновения, более устойчивы к внешним факторам и имеют более высокую естественную адаптационную способность. Деградация этих лесов из-за деятельности человека может привести к потере их способности поглощать углерод и регулировать климат, сохранять биоразнообразие, предоставлять различные ресурсы и другим последствиям.
Международный коллектив ученых из России, США, Австралии и Канады, в состав которого вошли исследователи ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», разработал новый метод мониторинга и картирования стабильности экосистем в тропических и бореальных лесах. Новый подход основан на показателях, базирующихся на данных дистанционного зондирования, он не нуждается в машинном обучении, дополнительной калибровке полевыми измерениями, а также в сборе статистических данных для получения информации.
Многие существующие методы картирования и классификации лесных экосистем по данным дистанционного зондирования зависят от машинного обучения, откалиброванного с помощью большого количества полевых измерений. Чтобы избежать этого, ученые разработали новый подход к картированию устойчивости лесных экосистем. В его основе данные спутниковых изображений MODIS, в частности, спектральные данные о доле света, поглощённой растениями, которые связаны со структурой и продуктивностью растительности, и индекс водного стресса, который является индикатором содержания воды в тканях растений. Используя такие метрики, рассчитанные по открытым спутниковым данным, можно избежать необходимости в обширных полевых измерениях.
Исследователи опробовали новый метод на двух лесных регионах на противоположных концах климатического и широтного градиентов Земли: бореальных лесах Сибири (южная тайга, Россия) и влажных тропических лесах Южной Америки (бассейн Амазонки, Бразилия). На этих территориях все еще существуют большие площади ненарушенных лесов наряду с лесами, которые активно используются человеком.
На основе полученных данных дистанционного зондирования исследователи определили классы стабильности лесов. Аналогичным образом исследователи также оценили темпы деградации лесов. Ранее такие изменения можно было обнаружить только с помощью долгосрочного статистического сбора данных. Результаты показали, что предлагаемый метод является точным, применим ко всем лесным биомам и позволяет картировать как большие массивы, так и небольшие участки стабильных лесов в любом масштабе, а значит, может помочь в выявлении и сохранении устойчивых лесов.
Старший научный сотрудник Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН Евгений Швецов
«Сохранение старовозрастных лесов, имеющих важное экологическое значение, занимает центральное место во многих международных инициативах. Разработанный метод можно применять не только для рассмотренных нами типов лесов, но и для любых других. Его можно расширить и внедрить в глобальном масштабе, тогда он станет единым источником информации о первичных лесных экосистемах. Полученные данные также можно использовать в качестве независимого источника для перекрестной проверки других местных или глобальных оценок лесов. К тому же новый метод позволит регулярно обновлять материалы по мере поступления новых спутниковых данных. Информация о устойчивых лесах имеет отношение к национальной и международной политике, касающейся сохранения биоразнообразия и смягчения последствий изменения климата, она может быть использована для планирования природоохранных мероприятий и выбора приоритетов инвестиций в природоохранную деятельность», — рассказал Евгений Швецов, кандидат технических наук, старший научный сотрудник Института леса им. В.Н. Сукачева ФИЦ КНЦ СО РАН.
Фотографии Анастасии Тамаровской / ФИЦ КНЦ СО РАН
Информация и фото предоставлены Федеральным исследовательским центром «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»
