Preview

Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наук

Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наук

Расширенный поиск

Динамика усыхания и устойчивость лесных насаждений к климатическому стрессу: дистанционный мониторинг с применением алгоритмов машинного обучения

https://doi.org/10.29235/1029-8940-2026-71-4-315-331

Аннотация

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.

Об авторах

Н. М. Роговский
Институт экспериментальной ботаники имени В. Ф. Купревича Национальной академии наук Беларуси
Беларусь

Роговский Никита Михайлович – мл. науч. сотрудник, аспирант

ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск



Д. Г. Груммо
Институт экспериментальной ботаники имени В. Ф. Купревича Национальной академии наук Беларуси
Беларусь

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

ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск



Список литературы

1. Гниненко, 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.

2. 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.

3. 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.0901438106

4. A 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.2009.09.001

5. Allen, 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/ES15-00203.1

6. Anderegg, 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/nclimate1635

7. Climate 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/W10111502

8. Kharuk, 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/10.1088/1748-9326/10/12/125006

9. Global 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/s41467-022-29289-2

10. Excess 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/s41467-020-19924-1

11. Weed, 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/10.1890/13-0160.1

12. Анализ 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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/rs9090929

18. Climate-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/rs15102627

19. Sentinel-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/rs12121914

20. Detection 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/rs11060643

21. Mapping 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/f14122436

22. Чайковский, 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.

23. Landsat satellites images catalog // Google Earth Engine. – URL: https://developers.google.com/earth-engine/datasets/catalog/landsat (date of access: 10.01.2026).

24. 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).

25. 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.

26. 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/10.1175/2009JCLI2909.1

27. Битвинскас, Т. Т. Дендроклиматические исследования / Т. Т. Битвинскас. – Л.: Гидрометеоиздат, 1974. – 172 с.

28. Селянинов, Г. Т. О сельскохозяйственной оценке климата / Г. Т. Селянинов // Труды по сельскохозяйственной метеорологии. – 1928. – Вып. 20. – С. 165–177.

29. SPEI Global Drought Monitor Maps // SPEI Global Drought Monitor. – URL: https://spei.csic.es/map/maps.html (date of access: 10.01.2026).

30. 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).

31. 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.

32. Гельтман, В. С. Географический и типологический анализ лесной растительности Белоруссии / В. С. Гельтман. – Мн.: Наука и техника, 1982. – 326 с.

33. 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.


Рецензия

Просмотров: 8

JATS XML


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1029-8940 (Print)
ISSN 2524-230X (Online)