Просмотр кода страницы Изучение воздействия бобров на восстановление осушенных болот методами Дистанционного зондирования Земли, ГИС и полевых наблюдений

{{Статья|Черновик}}
Данная статья является вводным описанием плана развития проекта:
<br />
'''Изучение воздействия жизнедеятельности бобра европейского (Castor fiber) и бобра канадского (Castor canadensis) на восстановление осушенных болот (торфяников) на севере Евразии при использовании методов Дистанционного зондирования Земли, ГИС и полевых наблюдений'''

== '''Цели проекта:''' ==
# Получить картографическую информацию  в ГИС в виде открытых геоданных о современном ареале бобра европейского (Castor fiber) и бобра канадского (Castor canadensis) на севере Евразии (России, Украине, Белоруссии, возможно, и других странах, входящих в ареал видов).
# Разработать методику оценки состояния болотных экосистем на основе использования данных Дистанционного зондирования Земли (космических снимков) в сочетании с выборочными полевыми исследованиями. 
# Изучить влияние жизнедеятельности обоих видов бобров на вторичное заболачивание осушенных болот (торфяников) и восстановление болотных экосистем.
<br />
Под '''''состоянием'''''  или '''''степенью здоровья'''''  или '''''степенью деградации''''' болотной экосистемы понимается степень отличия изучаемой болотной экосистемы от  выбранного '''''эталона'''''. То есть (в идеале)  от сохранившегося болотного комплекса, расположенного в близких природно-климатических условиях, никогда не подвергавшегося осушению. Уровень здоровья эталона принимается "максимальным". '''Степень отличия''' будет диагностироваться через  сравнение  выбранных параметров-индикаторов в изучаемой болотной экосистеме и эталоне.

<br />

== '''Задачи проекта:''' ==
Для выполнения целей поставлены следующие задачи:
<br />
:1. Провести сбор геоданных  "бобровые поселения"  на платформе [http://wildlifemonitoring.ru/ Веб-ГИС "Фаунистика"] (в разделе [http://wetlandmammals.wildlifemonitoring.ru "Околоводные млекопитающие Евразии"]). Для этого провести распространение информации о проекте внутри профессионального сообщества и иных сфер, где могут быть такие данные (интернет сообщества туристов, рыбаков, местных жителей).
<br />
:2. Провести анализ ареала бобров при использовании методов ГИС. Изучить общие характеристики распространения (границы, примерная численность видов)  и детальные характеристики  по регионам для которых будет набираться информация. В том числе изучить: 
:* Состояние бобровых поселений внутри ООПТ.  Выяснить, есть ли влияние охранного режима территории  на численность бобров и характер бобровых поселений (плотность бобровых поселений, численность бобров, характер построек). 
:* Влияние антропогенного пресса на численность бобров и характер бобровых поселений. Осветить яснее аспект взаимодействия бобров и человека. Обратить внимание на территории потенциальных конфликтов (захват бобрами сельскохозяйственных территорий, территорий населенных пунктов, транспортных путей).
Для этого использовать слои (shapefiles): <br />
:* ООПТ федерального и регионального значений.<br />
:* Антропогенные объекты (дороги, сельскохозяйственные земли, населенные пункты, территории промышленного освоения лесов и др.). 
<br />
:3.Провести сбор информации о параметрах земной поверхности, получаемых из космических снимков, которые можно использовать в качестве '''''индикаторов состояния болотных экосистем'''''. Сделать перечень как готовых продуктов ДЗЗ, так и параметров, которые можно получить при самостоятельной обработке космических снимков. Акцентировать внимание на продуктах ДЗЗ долгого срока производства, которые можно будет использовать и в будущем (для возможности проанализировать по ним процесс изменения параметров болотных экосистем в прошлом, настоящем и будущем).
<br />
:4. Подготовка выбранных продуктов ДЗЗ (скачивание космических снимков и готовых продуктов, их обработка). Доведение каждого типа геоданных  параметра-индикатора до стадии  - растровый или векторный слой, открывающийся в ГИС софте  (ArcGIS, QGIS) с отображаемым числовым значением переменной.
<br />
:5.Анализ подготовленных геоданных  в пространстве и во времени по примерному алгоритму, рассмотренному ниже.

=== Примерный алгоритм анализа состояния восстанавливаемой болотной экосистемы ===

# Выбрать территории для изучения восстановления осушенного болота (торфяника). Для этого, в первую очередь, следует рассмотреть территории проектов искусственного заболачивания торфяников. Такие проекты проводились в национальном парке "Мещёра" Владимирской области, Талдомском районе Московской области, Камско-Бакалдинские болота в Нижегородской области. 
# Выбрать территории-эталоны, то есть болотные комплексы в схожих (с изучаемыми территориями) природно-климатических условиях в которых никогда не проводилось осушение.
# '''Изучить три типа ситуаций (case study):'''
<br />
:* '''(i)'''Процесс искусственного восстановления торфяника без участия бобров  (выбрать среди перечисленных выше проектов территории, где бобровых поселений не было в период восстановления торфяника, т.е. бобры не принимали участие в процессе заболачивания).
:* '''(ii)'''Процесс искусственного восстановления торфяника с участием бобров (выбрать среди перечисленных выше проектов территории , где бобровые поселения были в период восстановления торфяника). 
:* '''(iii)'''Процесс восстановления торфяника с участием бобров без действий человека. Для этой ситуации выбрать территории вне зоны проектов искусственного заболачивания, где торфяники были заболочены только действиями бобров.

<br />
Для выявления этих сочетаний использовать слой геоаднных "''бобровые поселения''", слой геоданных "''торфяники''" и набираемую более детальную информацию по каждому географическому району.
<br />

Состояние ("уровень здоровья" или "уровень деградации") изучаемой  восстанавливаемой болотной экосистемы  оценить методом сравнения параметров-индикаторов изучаемой территории  с аналогичными параметрами и за аналогичные периоды территории-эталона. В общем виде полагая, что чем ближе значение параметров изучаемой  экосистемы  к эталону, тем выше уровень ее здоровья.<br />
Процесс изменения состояния  восстанавливаемой болотной экосистемы во времени изучить путем анализа изменения параметров-индикаторов, полученных по серии продуктов ДЗЗ за несколько лет. 
<br />
<br />
<br />

== ПРИМЕЧАНИЕ  ==
<br />
==== Ресурсы по сбору геоданных, которые будут использованы для проекта: ====
 
* Платформа [http://wildlifemonitoring.ru/ Веб-ГИС «Фаунистика»] (раздел [http://wetlandmammals.wildlifemonitoring.ru «Околоводные млекопитающие Евразии»]). <br />
Подробнее о разделе и платформе "Фаунистика" можно прочесть  в статье ''«Платформа Веб-ГИС «Фаунистика» как средство коллективного сбора и использования данных о местонахождении редких видов животных и растений»'' [http://rrrcn.ru/archives/27941  прочитать].
<br />

<br />
==== Параметры, которые предположительно могут служить индикаторами состояния болотных экосистем.  Продукты ДЗЗ, которые позволяют определить эти параметры: ====
 

{| class="wikitable"
|-
! Параметр-индикатор (геоданные)     !!  Источник геоданных !! Описание !! Производитель !! Сайт
|-
| Влажность почв || SMOS L2SM, SMOS L3SM  || Продукты SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity satellite). Показывают влажность почв, выраженной в доле объема воды в объеме почвы  (m3/m-3)|| ESA || [https://earth.esa.int/web/guest/missions/esa-operational-eo-missions/smos/content/-/asset_publisher/t5Py/content/data-types-levels-formats-7631 SMOS data products]
|-
| NDVI, другие вегетационные индексы || Landsat-8, ASTER || NASA ||   || 
|-
| Температура поверхности (почвы или растительного покрова) || Landsat-8, ASTER (продукт AST_08) || NASA ||   || 
|-
| LAI (Leaf Area Index) || MCD15A2H,MCD15A3H, MOD15A2H,MYD15A2H || '''LAI''' is defined as the one-sided green leaf area per unit ground area in broadleaf canopies and as one-half the total needle surface area per unit ground area in coniferous canopies.  || NASA (продукты MODIS) || [https://lpdaac.usgs.gov/lp_daac_releases_modis_v006_laifpar_gpp_and_npp_products Releases MODIS]
|-
| FPAR  (Fractional Photosynthetically Active Radiation) || MCD15A2H,MCD15A3H, MOD15A2H,MYD15A2H || '''FPAR''' is defined as the fraction of incident photosynthetically active radiation (400-700nm) absorbed by the green elements of a vegetation canopy || NASA (продукты MODIS) || [https://lpdaac.usgs.gov/lp_daac_releases_modis_v006_laifpar_gpp_and_npp_products Releases MODIS]
|-
| Gross Primary Productivity  || MOD17A2H, MYD17A2H ||  || NASA (продукты MODIS) || [https://lpdaac.usgs.gov/lp_daac_releases_modis_v006_laifpar_gpp_and_npp_products Releases MODIS]
|-
| Net Primary Productivity  || MOD17A3H, MYD17A3H ||    || NASA (продукты MODIS)  || [https://lpdaac.usgs.gov/lp_daac_releases_modis_v006_laifpar_gpp_and_npp_products Releases MODIS]
|-
| Гари прошлых лет, пожары || FIRMS, SFMS ||   || '''FIRMS''' (Fire Information for Resource Management System) - разработана University of Maryland, США.  '''SFMS''' (ScanEx Fire Monitoring Service) - разработана российским инженерно-технологическим центром СканЭкс.   || [http://www.forestforum.ru/fires.php?str=5 Описание систем] 
|}
<br />

==== Дополнительные геоданные для использования в проекте: ====

{| class="wikitable"
|-
! Геоданные !!  Источник геоданных !! Производитель !! Описание !! Сайт
|-
| Границы осушенных болот (торфяников) || Слой  "торфяники" (kml, shp) || Гринпис России || По Центральной России нанесены все наиболее проблемные (крупные и глубокие) осушенные болота. Слой будет дорабатывваться. (shapefile слоя выдается по запросу) || [http://www.forestforum.ru/fires.php?str=7 интер. карта]
|-
| Границы ООПТ федерального уровня || [http://gis-lab.info/qa/oopt.html#.D0.A2.D0.B5.D1.85.D0.BD.D0.BE.D0.BB.D0.BE.D0.B3.D0.B8.D1.8F_.D1.81.D0.BE.D0.B7.D0.B4.D0.B0.D0.BD.D0.B8.D1.8F технология создания] || GIS-Lab || Актуальность базы: 2.09.2011 || [http://gis-lab.info/qa/oopt.html база]
|-
| Границы ООПТ регионального уровня || разные || разные  || По ссылке - перечисление найденных источников ООПТ регионального подчинения для России  || [http://gis-lab.info/forum/viewtopic.php?f=58&t=16354&start=375#p137114 имеющиеся ресурсы]
|-
| Реки ||    ||    ||    || 
|-
| Озера ||   ||   ||   || 
|-
| Рельеф || ASTER GDEM v.2 || NASA || Продукт многолетней серии снимков ASTER ||  
|-
| Дороги ||    ||    ||    ||  
|-
| Города (пром зоны, жилые зоны) ||    ||    ||    ||  
|-
| Cельское хозяйство ||    ||    ||    || 
|-
| Лесное хозяйство ||    ||    ||    || 
|}
<br />

==== Историческая справка ====
На территории Евразии бобры европейские были практически уничтожены к началу XX века. С 1920-1950-х гг проходило интенсивное расселение бобров в разных странах, в том числе и в России. До этого периода бобры отсутствовали в экосистемах большей части территории Евразии около 300 лет. Вследствие расселения и запрета охоты, бобры стали  успешно размножаться и осваивать территорию. Считается, что к концу XX века ареал и численность бобра европейского  достигли уровня XVII века.
<br />
Бобр канадский был завезен в Финляндию в 1937 г, откуда в 1950-е годы он проник в Карелию и Ленинградскую область. Позже он был интродуцирован в бассейне Амура, на Камчатке и Сахалине, где бобров не было несколько столетий.
<br />
Таким образом, с середины XX века территория Евразии была вновь заселена бобрами двух видов после 300 летнего и более долго отсутствия этих животных на большей части территории. Однако есть места, где они не исчезали:
 ''«К 1917 году в России бобры сохранились на 4 изолированных территориях: в бассейне Днепра (рр. Березина, Сож, Припять и Тетерев); в бассейне Дона по притокам Воронежа; в северном Зауралье (рр. Конда и Сосьва) и в верховьях Енисея по реке Азас. Общая численность бобров не превышала 800—900 голов».''[[https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%B1%D1%8B%D0%BA%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B1%D0%BE%D0%B1%D1%80#.D0.98.D0.BD.D1.82.D0.B5.D1.80.D0.B5.D1.81.D0.BD.D1.8B.D0.B5_.D1.84.D0.B0.D0.BA.D1.82.D1.8B источник]]

==== Научная новизна и практическая значимость проекта  ====

Последствия от уничтожения бобра европейского и родственного ему бобра канадского (Castor canadensis) в прошлом сравнимы с грандиозными последствиями вымирания крупных растительноядных животных, таких как мамонт и шерстистый носорог. Бобры, заселяя огромные территории двух континентов и поддерживая высокую плотность своих плотин и запруд, в течение многих миллионов лет  оказывали существенное влияние на их гидрологический режим. Практически полное исчезновение бобров с обоих континентов к началу XX века повлекло за собой нарушение естественного водного режима этих территорий,  которое, в свою очередь, повлекло за собой засуху и деградацию природных экосистем, ставших во многих случаях непригодными и для обитания человека. 
<br />
<br />
К счастью, оба вида бобров удалось не только сохранить, но и сделать их снова многочисленными.Однако до сих пор не было сделано сводной работы, комплексно оценивающей  современный ареал и численность бобра европейского и бобра канадского на территории Евразии после расселения  обоих видов с первой половины XX века и последующего успешного размножения.  Многочисленные проведенные исследования концентрировались на небольших разрозненных территориях (чаще всего территорий ООПТ), материалы этих исследований разнесены по множеству публикаций в малоизвестных источниках или не опубликованы вовсе. В виде открытых геоданных этой информации нет вообще. <br />
Сбор данных в системе  «Фаунистика» о местах обнаружения бобровых поселений будет нацелен на создание основы для комплексной  оценки современного ареала и численности бобров, а также повышения детальности исследования состояния видов внутри их ареала. Также такой сбор поможет оценить изученность бобровых поселений и выделить белые пятна, нуждающиеся в изучении.
<br />
<br />
Помимо научного интереса, сбор данных о бобровых поселениях  может быть использован в практических целях для борьбы с торфяными пожарами,  которые ежегодно  наносят значимый урон лесному хозяйству и здоровью населения России, Украины и Белоруссии. Специалисты утверждают, что деятельность бобров может приводить к естественному вторичному заболачиванию осушенных болот (торфяников). По этой причине можно предположить, что расселение бобров может быть использовано для заболачивания тех торфяников, которые ежегодно становятся причиной сильных торфяных и лесных пожаров. С практической точки зрения такая помощь был бы очень значима, поскольку разработанные технологии искусственного заболачивания торфяников, которые пробуют применять для борьбы с ежегодно повторяющимися катастрофическими лесными пожарами,   очень дороги и трудоемки.  Использование же для этих целей бобров не потребует больших  финансовых вложений.