Preview

Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наук

Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наук

Пашыраны пошук

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

Анатацыя

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.

Аб аўтарах

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


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


Спіс літаратуры

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.


##reviewer.review.form##

Праглядаў: 8

JATS XML


Creative Commons License
Кантэнт даступны пад ліцэнзіяй Creative Commons Attribution 3.0 License.


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