Цена доставки диссертации от 500 рублей 

Поиск:

Каталог / БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ / Биофизика

Изучение растительности степного пояса Хакасии комплексными спутниковыми и наземными методами

Диссертация

Автор: Шуркина, Анастасия Ивановна

Заглавие: Изучение растительности степного пояса Хакасии комплексными спутниковыми и наземными методами

Справка об оригинале: Шуркина, Анастасия Ивановна. Изучение растительности степного пояса Хакасии комплексными спутниковыми и наземными методами : диссертация ... кандидата биологических наук : 03.00.02 / Шуркина Анастасия Ивановна; [Место защиты: Институт биофизики Сибирского отделения РАН] - Красноярск, 2009 - Количество страниц: 107 с. 14 ил. Красноярск, 2009 121 c. :

Физическое описание: 121 стр.

Выходные данные: Красноярск, 2009






Содержание:

Введение
Глава 1 Исследование растительного покрова на основе спутниковых данных
11 Место и роль спутниковой информации в исследовании природных объектов
12 Специфика исследования растительного покрова посредством спутниковых данных
13 Опыт использования спутниковых данных применительно к задачам исследования растительности аридных и семиаридных зон
Глава 2 Природные условия района исследования
21 Физико-географическое положение и рельеф
22 Климатические условия
23 Почвы и растительность
Глава 3 Объекты и методы исследований
31 Объекты исследований
32 Методы исследований
321 Геоботанические исследования
322 Методика исследования растительности по спутниковым данным Land sat 7 ЕТМ +
Глава 4 Биолого-экологическая характеристика растительности в пределах степного пояса Хакасии
41 Характеристика пространственного распределения и структуры растительности
42 Отношение растительных ассоциаций к фактору увлажнения
421 Экологический спектр растительности
422 Содержание воды в листьях растений степного пояса
43 Пространственно-временная изменчивость надземной фитомассы
Глава 5 Экспериментальное дешифрирование растительности в пределах степного пояса Хакасии
51 Создание и анализ композитных изображений
52 Выявление классификационных единиц растительности на основе спектральных индексов
53 Картирование растительности степного пояса Хакасии на основе интеграции спутниковых и наземных данных
Выводы

Введение:
Актуальность темы. Качество природной среды обитания человека напрямую зависит от правильной и рациональной организации отношений человека, его хозяйства с компонентами ландшафтно-географической сферы. Особенно это касается растительности, ключевого звена природных комплексов и агроландшафтов. Решение задач рационального использования растительного покрова прямо связано с изученностью и пониманием его средоформирующего и средозащитного потенциалов. На первый план все более определенно выходит необходимость картирования современного состояния и экологической оценки растительности в рамках конкретных природных комплексов. Такие исследования особенно актуальны для степных экосистем, находящихся длительное время под интенсивным управлением человека.
Республика Хакасия входит в Алтае-Саянский регион (АСЭР) — одну из приоритетных территорий в деятельности Всемирного фонда дикой природы (WWF) в России. Территория республики характеризуется высоким природным потенциалом, степенью биоразнобразия и включает природные комплексы разного типа, в том числе и степные экосистемы, являющиеся одними из самых интересных островных степей АСЭР (Бытотова, 2006).
С другой стороны, Хакасия является регионом, занимающим важное место в сельскохозяйственном производстве Сибири (Семенов и др., 2004). Интенсивное использование природных ресурсов, развернувшееся с 50-х годов прошлого столетия, изменило состояние растительного покрова и его значение в структуре землепользования республики (Волкова и др., 1979). Пастбищное животноводство в течение многих лет являлось главным источником негативных воздействий на растительность. Современное использование пастбищ должно соответствовать природным условиям конкретной местности. В первую очередь необходимо учитывать биопродуктивность естественных пастбищ и риск их деградационных изменений. Созданная десятки лет назад карта растительного покрова Хакасии (Куминова, 1976) и ландшафтная карта агроприродного потенциала геосистем Минусинской котловины (Лысанова, 1999) не отражают современное состояние растительных ресурсов, и, тем более, не дают возможности прослеживать основные тенденции в динамике биолого-экологических параметров растительного покрова. Анализ литературных данных показал, что в настоящее время исследования, посвященные изучению и картированию современного растительного покрова степного пояса Хакасии, практически не осуществляются. Такие исследования проводятся в основном на заповедных территориях Республики. В то же время, сегодня крайне необходимы современные геоботанические карты и картосхемы для разработки основ экологически ориентированного землепользования многих регионов России, в том числе и Хакасии.
Современные технологии, основанные на использовании спутниковых данных, обладая рядом значительных преимуществ над наземными методами, позволяют осуществить многие представленные выше направления в исследовании растительности. Признано, что космические снимки содержат материал исключительной ценности для изучения ландшафтной оболочки земли и ее отдельных компонентов, в том числе и растительности. Для решения вопросов, связанных с картированием растительности, необходимо выяснить, с какой степенью детальности возможно дешифрирование растительности на космических снимках, каким образом с наибольшей полнотой можно использовать спутниковые данные для составления карт растительности.
Опыт геоботанических исследований с применением космических материалов показал, что прямое дешифрирование растительности только по отражательной способности затруднительно (Воробьев, Казначеев, 1988). Информация о растительности может быть извлечена из космического снимка путем анализа связи биолого-экологических параметров растительных сообществ и спектральных данных.
Для адекватной интерпретации аэрокосмических данных необходимо привлечение большого объёма тематической информации об объектах мониторинга, включающей картографические материалы (почвенные, геоботанические карты и т.д.), данные полевых работ и многое другое. Следовательно, необходимо совмещение спутниковых и наземных исследований в единый комплекс.
В настоящее время опубликовано много работ посвященных исследованию растительного покрова на основе анализа многоспектральных спутниковых данных, как за рубежом, так и на территории России. Несмотря на это существует ограниченное количество русскоязычных работ посвященных изучению именно степных растительных сообществ. Предлагаемая работа призвана восполнить этот пробел.
Целью работы является исследование растительности степного пояса Хакасии на основе комплексного использования многоспектральной космической информации среднего разрешения и данных геоботанических обследований.
Задачи исследований:
• изучить растительность степного пояса Хакасии на отдельных полигонах и охарактеризовать ее современное пространственное распределение и структуру; исследовать пространственно-временную динамику надземной фитомассы степных растительных ассоциаций и содержание воды в листьях растений разных экологических групп для интерпретации спутниковой информации;
• выявить основные информационные возможности вегетационного (ЫЭУ1) и водного (Ж)\?Т) индексов для целей дешифрирования и картирования степной растительности.
• составить на основе интерпретации многоспектральной космической информации среднего разрешения и наземных данных картосхемы растительности, отражающие современное состояние растительного покрова отдельных районов степного пояса Хакасии.
На защиту выносятся следующие положения:
• особенности и характер распределения в современных условиях классификационных единиц растительности разного уровня на полигонах в пределах степного пояса Хакасии; закономерности изменения надземной фитомассы степных растительных ассоциаций, а также содержание воды в листьях растений разных экологических групп;
• различия вегетационного (Ж)У1) и водного индексов растительных ассоциаций, лежащие в основе интерпретации и картирования растител ьности;
• картосхемы современного растительного покрова отдельных районов степного пояса Хакасии, созданные на основе интеграции многоспектральной космической информации и геоботанических обследований.
Научная новизна. Проведено исследование и картирование многих уцелевших массивов современной естественной растительности степного пояса Хакасии на основе интеграции наземных и спутниковых данных. Получены новые данные о структурно-функциональных особенностях разных растительных сообществ имеющие значение не только для интерпретации многоспектральных спутниковых изображений, но и оценки современного состояния растительного покрова Хакасии. Прослежена пространственно-временная динамика надземной фитомассы в отдельных районах степного пояса Хакасии для адекватной интерпретации спутниковой информации, картирования растительности и оценки ее кормовой ценности.
Практическая значимость. Комплексное использование спутниковых данных среднего разрешения и геоботанических исследований позволило классифицировать и картировать современный растительный покров отдельных степных массивов Хакасии. Результаты, полученные в ходе работы, могут быть использованы в дистанционном мониторинге состояния естественной растительности, оценке продуктивности и степени нарушенности растительного покрова не только республики Хакасии, по и других районов со сходными ландшафтно-климатическими условиями. Данные исследований, отраженные в виде картосхем растительного покрова являются источником информации для создания электронного атласа республики Хакасия, а также организации системы мер по улучшению и восстановлению естественных кормовых угодий.
Апробация. Материалы исследований были представлены на: конференции молодых ученых института биофизики СО РАН (Красноярск, 2005), конференции молодых ученых Красноярского научного' центра СО РАН (Красноярск, 2005), международной школе-конференции «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий» (Абакан, 2005, 2006), четвертой Российской конференции «Флора и растительность Сибири и Дальнего Востока» (Красноярск, 2006), VITT научной конференции по тематической картографии «Геоинформационное картографирование для сбалансированного территориального развития» (Иркутск, 2006), юбилейной Всероссийской конференции «Дистанционное зондирование Земли из космоса» (Москва, 2007).
Материалы диссертационной работы включались в отчеты Российского фонда фундаментальных исследований (07-05- 96807 -ренисейа) «Изучение продуктивности наземных экосистем на примере территорий Юга Красноярского края и Хакасии на основе интегральной системы космического мониторинга» (2007-2008) и Красноярского фонда научных исследований (17G014, 2007).
Личный вклад автора. Все исследования по теме диссертации осуществлялись автором или при его непосредственном участии, в том числе: сбор наземных данных (период с 2001 по 2007 гг.) их анализ, обобщение, интерпретация космических изображений и составление картосхем современного растительного покрова отдельных участков степного пояса Хакасии.
Благодарности. Автор признательна доктору технических наук, профессору Шевырногову А.П. за постановку актуальной темы научных исследований и методическую помощь в работе над диссертацией, кандидату биологических наук Зоркиной Т.М. за научные консультации в процессе работы над диссертацией и предоставлении материалов своих исследований, а также сотрудникам и аспирантам лаборатории экологической информатики института биофизики СО РАН.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликован 15 научных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 121 странице компьютерного текста и состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы, 7 приложений. Работа содержит 5 таблиц, 20 рисунков, список использованной литературы включает 130 источников.