ПЕРСПЕКТИВНА ЕВОЛЮЦІЯ КАРПАТСЬКОГО ЛІСОВОГО ЛАНДШАФТУ В УМОВАХ ЗМІНИ КЛІМАТУ ТА ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ: МЕТОДОЛОГІЯ ДОСЛІДЖЕННЯ

І.С. Круглов; А.Д. Смалійчук; О.Г. Часковський; В.І. Біланюк; Р.В. Притула; Г.В. Смалійчук

doi:10.32999/ksu2413-7391/2021-15-5

І.С. Круглов http://orcid.org/0000-0002-0814-0935
А.Д. Смалійчук http://orcid.org/0000-0001-6294-6035
О.Г. Часковський http://orcid.org/0000-0002-2938-0524
В.І. Біланюк http://orcid.org/0000-0003-4472-8637
Р.В. Притула http://orcid.org/0000-0003-2738-107X
Г.В. Смалійчук http://orcid.org/0000-0003-3520-9966

DOI: https://doi.org/10.32999/ksu2413-7391/2021-15-5

Ключові слова: лісова геоекосистема, екотоп, фізіотоп, біотоп, ландшафт, LANDIS-II, зміна клімату, лісовий менеджмент, Карпатський екорегіон

Анотація

Левова частка площі Карпатського екорегіону припадає на лісогосподарські ландшафти, які,окрім постачання деревини та інших продуктів, надають кліматота водорегулювальні екосистемніпослуги. Однак їхні корисні функції суттєво знижені через незбалансований менеджмент та змінуклімату. Тому гостро стоїть питання визначення екологічно обґрунтованих способів та обсягів лісозаготівлі та лісовідновлення в умовах прогресуючої зміни клімату. Отже, ця стаття описуєконцептуальні підходи та основні методичні прийоми дослідження майбутньої еволюції лісовоголандшафту за різними сценаріями для вироблення оптимальної стратегії його менеджменту. Миреалізовуємо дослідження за допомогою спеціального програмного забезпечення – симулятораLANDIS-II – на прикладі Рахівського району Закарпаття (загальна площа лісів 1340 км²).Лісовий ландшафт ми інтерпретували як процесну динамічну гетерогенну геоекосистему –поєднання екотопів (елементарних географічних екосистем) з деревною рослинністю. Контрольованим компонентом (виводом) екотопу є біотоп як поєднання властивостей лісоутворюючихвидів, а контролюючим (вводом) – фізіотоп як сукупність лісорослинних умов. Біотопи змінюються у просторі та часі під впливом сукцесії, міграції видів, зміни клімату, природних дистурбацій та менеджменту. Таку концептуальну модель ми реалізовуємо за допомогою симулятораLANDIS-II для шести лісоутворюючих видів: бука, граба, дуба, смереки, явора та ялиці. Предметом дослідження є просторово-часова зміна надземної біомаси цих видів протягом наступних200 років, яка фіксується з геопросторовою роздільністю в 30 м та часовим кроком у 10 років.Ми вже симулювали природну еволюцію деревостанів ландшафту Рахівщини за п’ятьма сценаріями зміни клімату (RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0, RCP8.5 і базовим) та режиму природних дистурбацій – вітровалів й інвазій жука короїда смереки. Тепер ми параметризуємо модель для трьохпровідних сценаріїв лісового менеджменту: 1. Інерційного, який передбачає підтримку великихплощ монокультури смереки. 2. Адаптивного поточного, спрямованого на реструктуризаціюдеревостанів для підвищення їхньої стійкості в поточних лісорослинних умовах. 3. Адаптивногоперспективного, який для реструктуризації бере до уваги умови кінця ХХІ століття.

Посилання

1. Carpathian Convention. (2011). Protocol on sustainable forest management to the Framework Convention on the Protection and Sustainable Development of the Carpathians. URL: http://www.carpathianconvention.org/tl_files/carpathiancon/Downloads/01%20The%20Convention/1.1.2.2%20ProtocolonSustainableForestManagementsigned27may2011.pdf (дата звернення: 09.08.2021).
2. Griffiths, P., Kuemmerle, T., Baumann, M., Radeloff, V. C., Abrudan, I.V., Lieskovsky, J., Munteanu, C., Ostapowicz, K., & Hostert, P. (2014). Forest disturbances, forest recovery, and changes in forest types across the Carpathian ecoregion from 1985 to 2010 based on Landsat image composites. Remote Sensing of Environment, 151, 72–88. URL: https://doi.org/10.1016/j.rse.2013.04.022 (дата звернення: 18.08.2021).
3. Gustafson, E.J., Shifley, S.R., Mladenoff, D.J., Nimerfro, K.K., & He, H.S. (2000). Spatial simulation of forest succession and timber harvesting using LANDIS. Canadian Journal of Forest Research, 30(1), 32–43. URL: https://doi.org/10.1139/x99-188 (дата звернення: 18.08.2021).
4. Keeton, W.S., Angelstam, P.K., Bihun, Y., Chernyavskyy, M., Crow, S.M., Deyneka, A., Elbakidze, M., Farley, J., Kovalyshyn, V., Kruhlov, I., Mahura, B., Myklush, S., Nunery, J.S., Soloviy, I., & Zahvoyska, L. (2013). Sustainable forest management alternatives for the Carpathian Mountains with a focus on Ukraine. / In J. Kozak, K. Ostapowicz, A. Bytnerowicz, & B. Wyżga (Eds.). The Carpathians: Integrating Nature and Society Towards Sustainability. Pp. 331–352. Springer. URL: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-642-12725-0_24 (дата звернення: 14.08.2021).
5. Kozak, J., Estreguil, C., & Ostapowicz, K. (2008). European forest cover mapping with high resolution satellite data: The Carpathians case study. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 10(1), 44–55. URL: https://doi.org/10.1016/j.jag.2007.04.003 (дата звернення: 14.08.2021).
6. Kruhlov, I., Thom, D., Chaskovskyy, O., Keeton, W.S., & Scheller, R.M. (2018). Future forest landscapes of the Carpathians: Vegetation and carbon dynamics under climate change. Regional Environmental Change, 18(5), 1555–1567. URL: https://doi.org/10.1007/s10113-018-1296-8 (дата звернення: 14.08.2021).
7. Krynytskyi, H.T., Chernyavskyi, M.V., Krynytska, O.H., Dejneka, A.M., Kolisnyk, B.I., & Tselen, Y.P. (2017). Close-to-nature forestry as the basis for sustainable forest management in Ukraine. Науковий вісник НЛТУ України, 27(8), 26–31. URL: https://doi.org/10.15421/40270803 (дата звернення: 19.08.2021).
8. Kuemmerle, T., Chaskovskyy, O., Knorn, J., Radeloff, V.C., Kruhlov, I., Keeton, W.S., & Hostert, P. (2009). Forest cover change and illegal logging in the Ukrainian Carpathians in the transition period from 1988 to 2007. Remote Sensing of Environment, 113(6), 1194–1207. URL: https://doi.org/10.1016/j.rse.2009.02.006 (дата звернення: 19.08.2021).
9. Millar, C.I., Stephenson, N.L., & Stephens, S.L. (2007). Climate change and forests of the future: Managing in the face of uncertainty. Ecological Applications, 17(8), 2145–2151. URL: https://doi.org/10.1890/06-1715.1 (дата звернення: 19.08.2021).
10. Mladenoff, D.J., & He, H.S. (1999). Design, behavior and applications of LANDIS, an objectoriented model of forest landscape disturbance and succession. / In D.J. Mladenoff & W.L. Baker (Eds.). Spatial modeling of forest landscape change: Approaches and applications. Pp. 125–162. Cambridge University Press.
11. Scheller, R.M., Domingo, J.B., Sturtevant, B.R., Williams, J.S., Rudy, A., Gustafson, E.J., & Mladenoff, D.J. (2007). Design, development, and application of LANDIS-II, a spatial landscape simulation model with flexible temporal and spatial resolution. Ecological Modelling, 201(3–4), 409–419. URL: https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2006.10.009 (дата звернення: 07.08.2021).
12. Scheller, R.M., & Mladenoff, D.J. (2004). A forest growth and biomass module for a landscape simulation model, LANDIS: Design, validation, and application. Ecological Modelling, 180(1), 211–229. URL: https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2004.01.022 (дата звернення: 07.08.2021).
13. Sturtevant, B.R., Gustafson, E.J., Li, W., & He, H.S. (2004). Modeling biological disturbances in LANDIS: A module description and demonstration using spruce budworm. Ecological Modelling, 180(1), 153–174. URL: https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2004.01.021 (дата звернення: 07.08.2021).
14. Yousefpour, R., Temperli, C., Jacobsen, J.B., Thorsen, B.J., Meilby, H., Lexer, M., Lindner, M., Bugmann, H., Borges, J., Palma, J., Ray, D., Zimmermann, N., Delzon, S., Kremer, A., Kramer, K., Reyer, C., Lasch-Born, P., Garcia-Gonzalo, J., & Hanewinkel, M. (2017). A framework for modeling adaptive forest management and decision making under climate change. Ecology and Society, 22(4). URL: https://doi.org/10.5751/ES-09614-220440 (дата звернення: 27.08.2021).
15. ВРУ, Верховна Рада України. (2019). Закон України «Про основні засади (стратегію) державної екологічної політики України на період до 2030 року» від 28.02.2019 № 2697-VIII. Відомості Верховної Ради України, 16. [VRU, Verkhovna Rada of Ukraine. (2019). Zakon Ukrainy “Pro osnovni zasady (strategiu) derzhavnoyi ekologichnoyi polityky Ukrayiny na period do 2030 roku” vid 28.02.2019 No. 2697-VIII. Vidomosti Verkhovnoyi Rady Ukrayiny, 16 (in Ukrainian)].
16. Круглов, І. (2008). Делімітація, метризація та класифікація морфогенних екорегіонів Українських Карпат. Укр. Геогр. Журн., 3, 59–68. [Kruhlov, I. (2008). Delimitatsiya, metryzatsiya ta klasyfikatsiya morfogennykh ekoregioniv Ukrainskykh Karpat. Ukr. Geogr. Zhurn., 3, 59–68 (in Ukrainian)].
17. Круглов, І. (2020). Трансдисциплінарна геоекологія : монографія. ЛНУ ім. І. Франка. [Kruhlov, I. (2020). Transdystsyplinarna geoekologiya: monografiya. LNU im. I. Franka (in Ukrainian)].
18. Круглов, І., Кюммерле, Т., Часковський, О., Кнорн, Я., Раделофф, Ф., & Гостерт, П. (2013). Динаміка лісистості Українських Карпат протягом 1988–2007 років: Геоекологічний аналіз засобами геоматики. Вісник Львів. ун-ту. Серія геогр., 46, 218–233. [Kruhlov, I., Kuemmerle, T., Chaskovskyy, O., Knorn, J., Radeloff, V., & Hostert, P. (2013). Dynamika lisystosty Ukrainskykh Karpat protiahom 1988–2007 rokiv: Geoekologichnyi analiz zasobamy geomatyky. Visnyk Lviv. un-tu. Seriya geogr., 46, 218–233 (in Ukrainian)].
19. Часковський, О.Г., & Гриник, Г.Г. (2020). Оцінювання втрат лісового покриву Українських Карпат дистанційними методами за матеріалами відкритих джерел супутникової інформації. Науковий вісник НЛТУ України, 30(1), 66–73. URL: https://doi.org/10.36930/40300111. [Chaskovskyy, O.H., & Hrynyk, H.H. (2020). Otsinuvannia vtrat lisovoho pokryvu Ukrainskykh Karpat dystantsiynymy metodamy za materialamy vidkrytykh dzherel sypytnykovoyi informatsiyi. Naukovyy visnyk NLTU Ukrainy, 30(1), 66–73 (in Ukrainian)] (дата звернення: 27.08.2021).