ВАЖНЕЙШИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

В области биогеоценологии основное внимание уделялось исследованию пространственной структуры лесных биогеоценозов, пространственно-временной изменчивости потоков тепла, влаги и углекислого газа в различных типах экосистем бореальной лесной зоны, вопросу их устойчивости, а также прогнозу их будущей изменчивости. Решение поставленных задач проводилось с помощью наземных полевых исследований, средств дистанционного зондирования, самолетных измерений в атмосфере, а также разработанных математических моделей различного масштаба и уровня сложности.

Исследования выполнялись для различных временных масштабов, позволивших исследовать отклик лесных растительных сообществ, как на высокочастотные колебания условий окружающей среды (с шагом от одной минуты до суток), так и на среднечастотные (месяц, сезон, год), низкочастотные (от одного года до 100 лет) и сверх-низкочастотные (от 500 лет до 15000 лет) колебания. В соответствии с масштабом времени, применялись: экофизиологические методики исследований (поглощение солнечной радиации на уровне побега, кроны, механизм устьичной регуляции водного режима растений и газообмена СО₂, транспорт влаги на уровне дерева и транспирация древостоя, внутрисуточная и внутрисезонная динамика фотосинтеза, газообмен СО₂ на уровне кроны, древостоя и экосистемы), лесотаксационные методики, позволяющие оценить динамику прироста деревьев в течение 100-летнего периода, а также палеореконструкции изменения видового состава растительных сообществ за период до 15000 лет на территории Восточной Европы.

Результаты анализа непрерывных рядов наблюдений за потоков СО₂ и водяного пара в атмосферу с помощью метода турбулентных пульсаций в ельниках Центрально-Лесного государственного биосферного заповедника (Южная Европейская тайга) за период с 1998 по 2006 год позволили выявить высокое постоянство суммарного углеродного баланса ельников в межгодовом ходе. Измеренные потоки подтверждают гипотезу, что бореальные еловые леса Южно-Европейской тайги являются источником СО₂ в атмосферу. Для оценки возможного влияния будущих климатических изменения на углеродный и водный баланс бореальных лесов были разработаны и применены математические модели тепло- и влаго-обмена между неоднородными лесными ландшафтами и атмосферой в региональном и локальном масштабе.

На основе результатов полевых исследований, информации из базы данных FAO, базы данных Института системных исследований (Вена, Австрия), литературных данных по России (всего 5750 описаний) и среднемесячных климатических данных была построена карта запасов углерода в почвах мира с разрешением 1×1° на местности. Запас углерода был интерполирован с помощью пошагового дискриминантного анализа в котором в качестве зависимой переменной были использованы полевые данные по запасу углерода, а в качестве независимых – климатические переменные. Суммарный запас углерода в почве был оценен около 1.35×10¹² тонн. На основе проведенного комплексного эколого-климатического анализа данных также были выявлены области максимальной неравновесности современного растительного покрова к современным климатическим условиям. Предложена рабочая гипотеза, согласно которой именно в районах максимальной неравновесности, высока вероятность быстрых (в том числе и катастрофических) перестроек, как самих биогеоценозов, так и их компонентов (в первую очередь типов растительности и животного населения).

На основании собранных и обработанных спорово-пыльцевых данных для тестовых регионов на территории Восточной Европы были созданы серии карт для отдельных таксонов (Pinus, Betula, Alnus, Picea, Quercus, Ulmus, Tilia, Carpinis, Acer, Fraxinus, Fagus, Corylus) для каждого 500-летнего интервала времени, в течение последних 15000 лет. На картах таксонов были выделены участки ареалов со стабильным состоянием, а также участков с высокой вероятностью регрессивных и прогрессивных изменений.