vestibИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Biological Series1029-89402524-230XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1029-8940-2026-71-4-315-331vestib-1034Research ArticleСтатьиДинамика усыхания и устойчивость лесных насаждений к климатическому стрессу: дистанционный мониторинг с применением алгоритмов машинного обученияForest loss dynamics and resilience to climate stress: a machine learning approach using remote sensing dataРоговскийН. М.RogovskyN. M.

Роговский Никита Михайлович – мл. науч. сотрудник, аспирант

ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск

Nikita M. Rogovsky – Junior Researcher, Postgraduate Student

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk

nikita.rogovski.03@gmail.comГруммоД. Г.GrummoD. G.

Груммо Дмитрий Геннадьевич – д-р биол. наук, доцент, директор

ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск

Dzmitry G. Grummo – D. Sc. (Biol.), Associate Professor, Director

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk

dm.grumo@botany.byИнститут экспериментальной ботаники имени В. Ф. Купревича Национальной академии наук БеларусиБеларусьV. F. Kuprevich Institute of Experimental Botany of the National Academy of Sciences of BelarusBelarus202611112026714315331Copyright © Роговский Н.М., Груммо Д.Г., 20262026Роговский Н.М., Груммо Д.Г.Rogovsky N.M., Grummo D.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestibio.belnauka.by/jour/article/view/1034

Представлен комплексный подход к выявлению и пространственно-временной оценке гибели лесов модельных территорий – Национального парка (НП) «Беловежская пуща» и Полесского государственного радиационно-экологического заповедника (ПГРЭЗ). С применением алгоритма Random Forest для классификации снимков Landsat-5/7/8/9 и Sentinel-2 определены площади погибших насаждений за 2001–2025 гг. В НП «Беловежская пуща» процессы гибели лесов имели распространение на 14,9 тыс. га с пиковым периодом в 2016–2018 гг., в ПГРЭЗ – на 16,4 тыс. га с максимумами в 2003–2006, 2011–2013 и 2016–2018 гг. Наиболее сильную корреляционную связь с масштабом гибели лесов показали взвешенные скользящие средние индекса засухи KBDI с лагом 1 год за 2001–2019 гг. (до 0,68 – в НП «Беловежская пуща» и 0,78 – в ПГРЭЗ). В разрезе экологических групп лесов (ЭГЛ) наименее устойчивыми в НП «Беловежская пуща» оказались леса на бедных песчаных почвах недостаточного (гибель на 27,5 % площади ЭГЛ) и неустойчивого (17,9 %) увлажнения , прежде всего сосновые (до 27,4 %), еловые (до 18,3 %) и березовые (до 49,9 %). В ПГРЭЗ наиболее подверженными к гибели являлись сосновые леса на бедных песчаных почвах недостаточного (28,8 %) и неустойчивого (19,2 %) увлажнения . Выявленные закономерности климатической обусловленности масштабов гибели лесов и степень их устойчивости в разрезе ЭГЛ легли в основу подхода к ежегодному прогнозу потенциала развития лесопатологических процессов.

The article presents an integrated approach to identifying and spatiotemporally assessing forest loss in the Belovezhskaya Pushcha National Park (NP) and the Polessky State Radioecological Reserve (PSRR). For the period 2001–2025, the Random Forest algorithm identified forest loss in the Belovezhskaya Pushcha NP over more than 14.9 kha with a peak period in 2016–2018, and in the PSRR over an area of 16.4 kha with maximums in 2003–2006, 2011–2013, and 2016–2018. A correlation analysis of annual forest loss values and drought climate indices revealed that the KBDI drought index with a one-year time lag for 2001–2019 had the strongest correlation (up to 0.68 in the Belovezhskaya Pushcha NP and 0.78 in the PSRR). The least resilient forests were those on poor sandy soils with insufficient moisture (27.5 % of the forest ecological group, FEG, area lost) and unstable moisture (17.9 %), in particular pine (up to 27.4 %), spruce (up to 18.3 %) and birch (up to 49.9 %). In the PSRR, the least resilient were pine forests on poor sandy soils with insufficient (28.8 % of the FEG area) and unstable moisture (19.2 %). Based on the identified ecological and climatic patterns of forest loss development, an approach to annual forecasting of the potential for forest pathological processes has been developed.

лесные экосистемызаповедные территориигибель лесовизменение климатадистанционное зондирование растительностимашинное обучениеклиматические индексыforest ecosystemsprotected areasforest lossclimate changeremote sensing of vegetationmachine learningclimate indicesReferencesГниненко, Ю. И. Проблема усыхания сосняков и роль вершинного короеда в этом процессе / Ю. И. Гниненко, Н. И. Лямцев // Лесохозяйственная информация. – 2022. – № 3. – С. 84–94.Gninenko Yu. I., Lyamtsev N. I. Drying Out of Pine Forests and the Role of the Ips acuminatus. Lesokhozyaistvennaya informatsiya = Forestry Information, 2022, no. 3, pp. 84–94 (in Russian).Сазонов, А. А. Массовое усыхание сосновых лесов Беларуси: особенности, причины, последствия / А. А. Сазонов, В. Б. Звягинцев // Дендробионтные беспозвоночные животные и грибы и их роль в лесных экосистемах: X Чтения памяти О. А. Катаева: материалы Междунар. конф., Санкт-Петербург, 22–25 окт. 2018 г. / С.-Петерб. гос. лесотехн. ун-т им. С. М. Кирова; отв. ред.: Д. Л. Мусолина, А. В. Селиховкина. – СПб., 2018. – Т. 2: Фитопатогенные грибы, вопросы патологии и защиты леса. – С. 28–29.Sazonov A. A., Zvyagintsev V. B. Massive drying of pine forests in Belarus: features, causes, consequences. Dendrobiontnye bespozvonochnye zhivotnye i griby i ikh rol’ v lesnykh ekosistemakh: X Chteniya pamyati O. A. Kataeva: materialy Mezhdunarodnoi konferentsii, Sankt-Peterburg, 22–25 oktyabrya 2018 goda [Dendrobiont invertebrates and fungi and their role in forest ecosystems: 10th Readings in memory of O. A. Kataev: Proceedings of the international conference, St. Petersburg, October 22–25, 2018]. St. Petersburg, 2018, pp. 28–29 (in Russian).Temperature sensitivity of drought-induced tree mortality portends increased regional die-off under global-changetype drought / H. D. Adams, M. Guardiola-Claramonte, G. A. Barron-Gafford [et al.] // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. – 2009. – Vol. 106, N 17. – P. 7063–7066. https://doi.org/10.1073/pnas.0901438106Adams H. D., Guardiola-Claramonte M., Barron-Gafford G. A., Villegas J. C., Breshears D. D., Zou C. B., Troch P. A., Huxman T. E. Temperature sensitivity of drought-induced tree mortality portends increased regional die-off under globalchange-type drought. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2009, vol. 106, no. 17, pp. 7063–7066. https://doi.org/10.1073/pnas.0901438106A global overview of drought and heat-induced tree mortality reveals emerging climate change risks for forests / C. D. Allen, A. K. Macalady, H. Chenchouni [et al.] // Forest Ecology and Management. – 2010. – Vol. 259, N 4. – P. 660–684. https://doi.org/10.1016/J.FORECO.2009.09.001Allen C. D., Macalady A. K., Chenchouni H., Bachelet D., McDowell N., Vennetier M., Kitzberger T., Rigling A., Breshears D. D., Hogg E. H., Gonzalez P., Fensham R., Zhang Z., Castro J., Demidova N., Lim J.-H., Allard G., Running S. W., Semerci A., Cobb N. A global overview of drought and heat-induced tree mortality reveals emerging climate change risks for forests. Forest Ecology and Management, 2010, vol. 259, no. 4, pp. 660–684. https://doi.org/10.1016/J.FORECO.2009.09.001Allen, C. D. On underestimation of global vulnerability to tree mortality and forest die-off drom hotter drought in the Anthropocene / C. D. Allen, D. D. Breshears, N. G. McDowell // Ecosphere. – 2015. – Vol. 6, N 8. – Art. 129. – https://doi.org/10.1890/ES15-00203.1Allen C. D., Breshears D. D., McDowell N. G. On underestimation of global vulnerability to tree mortality and forest die-off drom hotter drought in the Anthropocene. Ecoshere, 2015, vol. 6, no. 8, art. 129. https://doi.org/10.1890/ES15-00203.1Anderegg, W. R. L. Consequnces of widespread tree mortality triggered by drought and temperature stress / W. R. L. Anderegg, J. M. Kane, L. D. L. Anderegg // Nature Climate Change. – 2012. – Vol. 3, N 1. – P. 30–36. https://doi.org/10.1038/nclimate1635Anderegg W. R. L., Kane J. M., Anderegg L. D. L. Consequnces of widespread tree mortality triggered by drought and temperature stress. Nature Climate Change, 2012, vol. 3, no. 1, pp. 30–36. https://doi.org/10.1038/nclimate1635Climate Warming Drought in the Bialowieza Forest from 1950–2015 and Their Impact in the Dieback of Norway Spruce Stands / A. Boczoń, A. Kowalska, M. Ksepko, K. Sokołowski // Water. – 2018. – Vol. 10. – Art. 1502. – https://doi.org/10.3390/W10111502Boczoń A, Kowalska A., Ksepko M., Sokołowski K. Climate Warming Drought in the Bialowieza Forest from 1950– 2015 and Their Impact in the Dieback of Norway Spruce Stands. Water, 2018, vol. 10, art. 1502. https://doi.org/10.3390/W10111502Kharuk, V. I. Climate-induced mortality of spruce stands in Belarus / V. I. Kharuk, S. Im, M. L. Dvinskaya [et al.] // Environmental Research Letter. – 2015. – Vol. 10, N 12. – Art. 125006. https://doi.org/10.1088/1748-9326/10/12/125006Kharuk V. I., Im S., Dvinskaya M. L., Golukov A. S., Ranson K. J. Climate-induced mortality of spruce stands in Belarus. Environmental Research Letter, 2015, vol. 10, no. 12, art. 125006. https://doi.org/10.1088/1748-9326/10/12/125006Global field observations of tree die-off reveal hotter-drought fingerprint for Earth’s forests / W. M. Hammond, A. P. Williams, J. T. Abatzoglou [et al.] // Nature Communications. – 2022. – Vol. 13, N 1. – Art. 1761. https://doi.org/10.1038/s41467-022-29289-2Hammond W. M., Williams A. P., Abatzoglou J. T., Adams H. D., Klein T., López R., Sáenz-Romero C., Hartmann H., Breshears D. D., Allen C. D. Global field observations of tree die-off reveal hotter-drought fingerprint for Earth’s forests. Nature Communic, 2020, vol. 11, no. 1, art. 1761. https://doi.org/10.1038/s41467-022-29289-2Excess forest mortality is consistently linked to drought across Europe / C. Senf, A. Buras, C. S. Zang [et al.] // Nature Communications. – 2020. – Vol. 11, N 1. – Art. 6200. https://doi.org/10.1038/s41467-020-19924-1Senf C., Buras A., Zang C. S., Rmmig A., Seidl R. Excess forest mortality is consistently linked to drought across Europe. Nature Communic, 2020, vol. 11, no. 1, art. 6200. https://doi.org/10.1038/s41467-020-19924-1Weed, A. S. Consequences of climate change for biotic disturbances on North American forests / A. S. Weed, M. P. Ayres, J. A. Hicke // Ecological Monographs. – 2013. – Vol. 83, N. 4. – P. 441–470. https://doi.org/10.1890/13-0160.1Weed A. S., Ayres M. P., Hicke J. A. Consequences of climate change for biotic disturbances on North American forests. Ecolologica Monographs, 2013, vol. 83, no. 4, pp. 441–470. https://doi.org/10.1890/13-0160.1Анализ динамики лесного растительного покрова Беларуси на основе данных дистанционного зондирования / Д. Г. Груммо, А. В. Пугачевский, С. Г. Русецкий, Н. А. Зеленкевич // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя біялагічных навук. – 2022. – Т. 67, № 3. – С. 293–303.Grummo D. G., Pugachevskii A. V., Rusetskii S. G., Zelenkevich N. A. Analysis of Forest Cover Dynamics in Belarus Based on Remote Sensing Data. Vestsi Natsyyanal’nay akademii navuk Belarusi. Seryya bіyalagіchnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Biological Series, 2022, vol. 67, no. 3, pp. 293–303 (in Russian).Жибуль, А. А. Мониторинг лесов / А. А. Жибуль // Национальная система мониторинга окружающей среды в Республике Беларусь: результаты наблюдений, 2024 год / Н. Г. Бибова, В. В. Парфенов, П. В. Пальчех [и др.]; под ред. Е. А. Мельник. – Мн., 2025. – Гл. 9. – С. 326–355.Zhibul’ A. A. Forest monitoring. National Environmental Monitoring System in the Republic of Belarus: Observation Results, 2024. Minsk, 2025, сh. 7, pp. 326–355 (in Russian).Алексеев, А. С. Выявление повреждений хвойных насаждений на основе комплексного анализа результатов дистанционного зондирования Земли и наземных обследований / А. С. Алексеев, Д. М. Черняховский // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. – 2024. – № 2. – С. 11–27.Alekseev A. S., Chernikhovskii D. M. Identification of Damage to Coniferius Stands Based on Comprehensive Analysis of the Results of Remote Sensing of the Earth and Ground Surveys. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Lesnoi zhurnal = Russian Forestry Journal, 2024, no. 2, pp. 11–28 (in Russian).Обнаружение усыханий хвойных лесов по авиакосмическим данным / Л. В. Катковский, О. О. Силюк, Б. И. Беляев [и др.] // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. – Т. 19, № 3. – С. 88–102.Katkovskii L. V., Silyuk O. O., Belyaev B. I., Belyaev M. Yu., Sarmin E. E., Bruchkovskii I. I., Gulyaeva S. I., Litvinovich G. S., Davidovich Yu. S. Detection of drying coniferous forests from aerospace data. Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa [Modern problems of remote sensing of the Earth from space], 2022, vol. 19, no. 3, pp. 88–102 (in Russian).Лабутина, И. А. Использование данных дистанционного зондирования для мониторинга экосистем ООПТ: метод. пособие / И. А. Лабутина, Е. А. Балдина. – М.: Всемир. фонд дикой природы (WWF России), 2011. – 88 с.Labutina I. A., Baldina E. A. Using Remote Sensing Data to Monitor Ecosystems in Protected Areas. Moscow, World Wildlife Fund Russia, 2011. 88 p. (in Russian).Byer, S. Detecting Drought-Induced Tree Mortality in Sierra Nevada Forests with Time Series of Satellite Data / S. Byer, J. Yufang // Remote Sensing. – 2017. – Vol. 9, N 9. – Art. 929. https://doi.org/10.3390/rs9090929Byer S., Yufang J. Detecting Drought-Induced Tree Mortality in Sierra Nevada Forests with Time Series of Satellite Data. Remote Sensing, 2017, vol. 9, no. 9, art. 929. https://doi.org/10.3390/rs9090929Climate-Change-Driven Droughts and Tree Mortality: Assessing the Potential of UAV-Derived Early Warning Metrics / E. B. Ewane, M. Midhun, B. Shaurya [et al.] // Remote Sensing. – 2023. – Vol. 15, N 10. – Art. 2627. https://doi.org/10.3390/rs15102627Ewane B. E., Midhun M., Shaurya B., Galgamuwa G. A. P., Watt M. S., Arachchige P. P., Hudak A. T., Richardson G., Ajithkumar N., Srinivasan S., Corte A. P. D., Johnson D. J., Broadbent E. N., de-Miguel S., Bruscolini M., Young D. J. N., Shafai S., Abdullah M. M., Jaafar W. S. W. M., Doaemo W., Silva C. A., Cardil A. Climate-Change-Driven Droughts and Tree Mortality: Assessing the Potential of UAV-Derived Early Warning Metrics. Remote Sensing, 2023, vol. 15, no. 10, art. 2627. https://doi.org/10.3390/rs15102627Sentinel-2 Data in an Evaluation of the Impact of the Disturbances on Forest Vegetation / J. Lastovicka, P. Svec, D. Paluba [et al.] // Remote Sensing. – 2020. – Vol. 12, N 12. – Art. 1914. https://doi.org/10.3390/rs12121914Lastovicka J., Svec P., Paluba D., Kobliuk N., Svoboda J., Hladky R., Stych P. Sentinel-2 Data in an Evaluation of the Impact of the Disturbances on Forest Vegetation. Remote Sensing, 2020, vol. 12, no. 12, art. 1914. https://doi.org/10.3390/rs12121914Detection of Fir Trees (Abies Sibirica) Damaged by the Bark Beetle in Unmanned Aerial Vehicle Images with Deep Learning / A. Safonova, S. Tabik, D. Alcaraz-Segura [et al.] // Remote Sensing. – 2019. – Vol. 11, N 6. – Art. 643. https://doi.org/10.3390/rs11060643Safonova A., Tabik S., Alcaraz-Segura D., Rubtsov A., Maglinets Yu., Herrera F. Detection of Fir Trees (Abies Sibirica) Damaged by the Bark Beetle in Unmanned Aerial Vehicle Images with Deep Learning. Remote Sensing, 2019, vol. 11, no. 6, art. 643. https://doi.org/10.3390/rs11060643Mapping Tree Mortality Caused by Siberian Silkmoth Outbreak Using Sentinel-2 Remote Sensing Data / O. A. Slinkina, P. V. Mikhaylov, S. M. Sultson [et al.] // Remote Sensing. – 2023. – Vol. 14, N 12. – Art. 2436. https://doi.org/10.3390/f14122436Slinkina O. A., Mikhaylov P. V., Sultson S. M., Demidko D. A., Khizhniak N. P., Ttatrintsev A. I. Mapping Tree Mortality Caused by Siberian Silkmoth Outbreak Using Sentinel-2 Remote Sensing Data. Remote Sensing, 2023, vol 14, no. 12, art. 2436. https://doi.org/10.3390/f14122436Чайковский, А. И. К вопросу о придании природоохранного статуса Полесскому государственному радиационно-экологическому заповеднику / А. И. Чайковский, М. В. Кудин, Д. Г. Груммо [и др.] // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя біялагічных навук. – 2025. – Т. 70, № 1. – С. 80–88.Chaikovskii A. I., Kudin M. V., Grummo D. G., Maksimenkov M. V., Ustin V. V. On the granting nature protection status to the Polesie State Radiation and Ecological Reserve. Vestsi Natsyyanal’nay akademii navuk Belarusi. Seryya bіyalagіchnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Biological Series, 2025, vol. 70, no. 1, pp. 80–88 (in Russian).Landsat satellites images catalog // Google Earth Engine. – URL: https://developers.google.com/earth-engine/datasets/catalog/landsat (date of access: 10.01.2026).Landsat satellites images catalog (2026). Available at: https://developers.google.com/earth-engine/datasets/catalog/landsat (accessed 10.01.2026).Sentinel-2 images catalog // Google Earth Engine. – URL: https://developers.google.com/earth-engine/datasets/catalog/sentinel-2?hl=en (date of access: 10.01.2026).Sentinel-2 images catalog (2026). Available at: https://developers.google.com/earth-engine/datasets/catalog/sentinel-2 (accessed 10.01.2026).Keetch, J. J. A Drought Index for Forest Fire Control / J. J. Keetch, G. M. Byram. – Asheville: Dep. of Agricult., Forest Service, Southeastern Forest Experim. Station, 1968. – 35 p.Keetch J. J., Byram G. M. A. Drought Index for Forest Fire Control. Asheville, Department of Agriculture, Forest Service, Southeastern Forest Experiment Station, 1968. 35 p.Vicente-Serrano, S. M. A Multiscalar drought index sensitive to global warming: The standardized precipitation evapotranspiration index–SPEI / S. M. Vicente-Serrano, S. Beguería, J. I. López-Moreno // Journal of Climate. – 2010. – Vol. 23, N 7. – P. 1696–1718. https://doi.org/10.1175/2009JCLI2909.1Vicente-Serrano S. M., Beguería S., López-Moreno J. I. Multiscalar drought index sensitive to global warming: The standardized precipitation evapotranspiration index–SPEI. Journal of Climate, 2010, vol. 23, no. 7, pp 1696–1718. https://doi.org/10.1175/2009JCLI2909.1Битвинскас, Т. Т. Дендроклиматические исследования / Т. Т. Битвинскас. – Л.: Гидрометеоиздат, 1974. – 172 с.Bitvinskas T. T. Dendroclimatic research. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 1974. 172 p (in Russian).Селянинов, Г. Т. О сельскохозяйственной оценке климата / Г. Т. Селянинов // Труды по сельскохозяйственной метеорологии. – 1928. – Вып. 20. – С. 165–177.Selyaninov G. T. On agricultural climate assessment. Trudy po sel’skokhozyaistvennoi meteorologii [Works on agricultural meteorology], 1928, iss. 20, pp. 165–177 (in Russian).SPEI Global Drought Monitor Maps // SPEI Global Drought Monitor. – URL: https://spei.csic.es/map/maps.html (date of access: 10.01.2026).SPEI Global Drought Monitor Maps (2026). SPEI Global Drought Monitor. Available at: https://spei.csic.es/map/maps.html (accessed 10.01.2026).ERA5 Daily Aggregates // Google Earth Engine. – URL: https://developers.google.com/earth-engine/datasets/catalog/ECMWF_ERA5_DAILY?hl=ru (date access: 10.01.2026).ERA5 Daily Aggregates. Google Earth Engine. Available at: https://developers.google.com/earth-engine/datasets/catalog/ECMWF_ERA5_DAILY (accessed 10.01.2026).Маслов, А. Д. Короед-типограф и усыхание еловых лесов / А. Д. Маслов. – Пушкино: Всерос. науч.-исслед. ин-т лесоводства и механизации лес. хоз-ва, 2010. – 130 с.Maslov A. D. The bark beetle and the dying out of spruce forests. Pushkino, All-Russian Scientific Research Institute of Forestry and Forestry Mechanization, 2010. 130 p. (in Russian).Гельтман, В. С. Географический и типологический анализ лесной растительности Белоруссии / В. С. Гельтман. – Мн.: Наука и техника, 1982. – 326 с.Gel’tman V. S. Geographical and typological analysis of the forest vegetation of Belarus. Minsk, Nauka i tekhnika Publ., 1982. 326 p. (in Russian).Развитие системы функционального зонирования национального парка «Беловежская пуща» / А. В. Бурый, В. М. Арнольбик, Д. И. Бернацкий, В. Г. Кравчук // Беловежская пуща. Исследования: сб. науч. ст. / Гос. природоохран. учреждение «Нац. парк “Беловеж. Пуща”». – Брест, 2017. – Вып. 15. – С. 6–16.Buryi A. V., Arnol’bik V. M., Bernatskii D. I., Kravchuk V. G. Development of a functional zoning system for the national park. Belovezhskaya pushcha. Issledovaniya: sbornik nauchnykh statei [Belovezhskaya Pushcha. Research: A Collection of Scientific Articles]. Brest, 2017, iss. 15, pp. 6–16 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.