«астосуванн¤ модел≥ forkome у прогнозуванн≥ зм≥н л≥сових ландшафт≥в



√оловним плюсом комп'ютерного моделюванн¤ Ї те, що за допомогою моделей можна прогнозувати насл≥дки спр¤мованих д≥й на багато рок≥в чи стол≥ть наперед. ћодель FORKOME даЇ можлив≥сть про≥м≥тувати видовий склад дерев, њх к≥льк≥сть та б≥омасу, а також насл≥дки р≥зних сценар≥њв вирубки. ѕрогнози насл≥дк≥в потепл≥нн¤ кл≥мату с¤гають к≥лькох тис¤ч рок≥в.

ћодель FORKOME належить до моделей платових. ≤нформац≥ю про цього типу модел≥ можна знайти в л≥тератур≥ [2, 12, 11, 1, 4, 3, 5]. ћодель FORKOME створена за допомогою програми DELPHI. ƒетальн≥шу ≥нформац≥ю про цю модель, а також њњ опис можна д≥знатис¤ у наших публ≥кац≥¤х [6, 7, 9, 10].

÷≥ль сьогодн≥шньоњ прац≥ - описати результати, отриман≥ п≥д час проведених досл≥джень, а також показати можливост≥ застосуванн¤ модел≥ FORKOME в прогнозуванн≥ динам≥ки л≥с≥в у г≥рських ландшафтах.

ћодель FORKOME складаЇтьс¤ з окремих блок≥в: блок –≤—“ з анал≥зом впливу на нього св≥тла, вологост≥, природних умов; блок —ћ≈–“Ќ≤—“№; блок ¬≤ƒЌќ¬Ћ≈ЌЌя дерев. ” модел≥ FORKOME ориг≥нально вир≥шена можлив≥сть вирубуванн¤ дерев, встановленн¤ параметр≥в температури пов≥тр¤ й атмосферних опад≥в, а також д≥аметра, висоти ≥ в≥ку дерев. ћодель даЇ змогу подати дан≥ у вигл¤д≥ граф≥к≥в та д≥аграм, проведенн¤ розрахунк≥в корел¤ц≥й та анал≥зу вразливост≥. ћожна також встановити сценар≥њ можливих кл≥матичних зм≥н, таких, ¤к: контроль - у реальних умовах на час проведенн¤ досл≥джень; сценар≥й 1 - коли середньор≥чна температура може зб≥льшитись на 20 —, сценар≥й 2 - зменшенн¤ середньор≥чноњ температури на 20 —.

«астосоване р≥вн¤нн¤ росту дерев даЇ можлив≥сть визначити цифров≥ параметри на основ≥ легкодоступних даних. “акими параметрами Ї д≥аметр, висота, в≥к, а також максимальний д≥аметр, максимальна висота ≥ максимальний в≥к дерев певного виду. ¬изначено також вартост≥ максимальноњ суми ефективних температур (DGDmax) ≥ м≥н≥мальноњ суми ефективних температур (DGDmin) дл¤ анал≥зованих вид≥в дерев.

” модел≥ FORKOME б≥льш≥сть процес≥в маЇ випадковий характер. “ому необх≥дно було проводити б≥льше, н≥ж одну ≥м≥тац≥ю. ƒл¤ того, щоб встановити тенденц≥ю можливих зм≥н б≥омаси дерев, њхньоњ к≥лькост≥ та видового складу, застосовано анал≥з Monte Carlo. ѕол¤гаЇ в≥н у тому, що з тих самих початкових умов проведено 30 ≥м≥тац≥й. ѕ≥сл¤ проведенн¤ таких ≥м≥тац≥йних прогноз≥в модель видаЇ середн≥ результати у вигл¤д≥ д≥аграм та таблиць з поданн¤м середн≥х величин ≥ стандартних в≥дхилень у кожному прогнозованому роц≥.

ћодель FORKOME застосована на досл≥дних площах с≥льських г≥рських ландшафт≥в у  арпатах (Ѕещади ѕольськ≥, Ѕескиди ”крањнськ≥), а також р≥внинних ландшафт≥в Ћюбл≥нсько-Ћьв≥вськоњ височини, —ередньопольськоњ низовини ≥ ѕол≥сс¤. Ѕлокова конструкц≥¤ моделi даЇ можлив≥сть широко застосовувати њњ до зм≥нних умов кл≥мату у р≥зних типах л≥су при р≥зних формах лicoкористуванн¤.

«астосуванн¤ модел≥ FORKOME у г≥рських та р≥внинних с≥льських ландшафтах даЇ можлив≥сть спрогнозувати динам≥ку видового складу деревостану, к≥лькост≥ дерев та б≥омаси, акумульованоњ у деревостан≥ в р≥зного типу л≥сах ≥ при р≥зних сценар≥¤х господарcькоњ д≥¤льност≥ .

—ередн≥ результати прогнозуванн¤ (30 ≥м≥тац≥й) зм≥н р≥знов≥ковоњ ¤линово-¤лицевоњ бучини на площ≥ 1 га у Ѕескидах засв≥дчили динам≥чн≥ зм≥ни б≥омаси бука та ¤лиц≥ прот¤гом 400 рок≥в з перевагою першого. Ќа одногектарн≥й площ≥ ввесь час буде дом≥нувати бук (рис.1а), займаючи понад 60% б≥омаси в перш≥й та понад 70% у друг≥й половин≥ прогнозу. ”часть ¤лиц≥ також буде сталою 18-20%, а смереки (Picea abies) (L.) Karsten) на р≥вн≥ 5-12%. « м≥шаних вид≥в спорадично виступаЇ ¤в≥р (Acer pseudoplatanus), участь ¤кого буде триматис¤ на р≥вн≥ к≥лькох в≥дсотк≥в на початку ≥ в середен≥ прогнозу.

ћоделюванн¤ сукцес≥њ цього деревостану на менших площах (25х25м) св≥дчить вже про значно б≥льшу м≥нлив≥сть результат≥в. ќсобливо пом≥тно це з вибраних серед 17 двох площ, що в≥др≥зн¤ютьс¤ м≥ж собою дом≥нуючими деревними породами. ÷е Ї, наприклад, площа є5, на ¤к≥й п≥д час проведенн¤ досл≥д≥в дом≥нував бук, займаючи 83% б≥омаси (рис. 1b) ≥ площа є16, на котр≥й дом≥нувала ¤лиц¤ (рис.1с), займаючи 78% б≥омаси.

Ќа буков≥й д≥л¤нц≥ є5 бук увесь час утримуЇ дом≥нуючу позиц≥ю. ”часть його б≥омаси, ¤ка була в першому роц≥ ≥м≥тац≥њ на р≥вн≥ 83%, вже п≥сл¤ 270 року знов повертаЇтьс¤ до цього р≥вн¤. ћодель FORKOME прогнозуЇ не т≥льки пост≥йну перевагу бука в деревостан≥, але також у середин≥ прогнозу зб≥льшенн¤ б≥омаси ¤лиц≥ в≥д 12% у 80 роц≥ до 40% в 200 роц≥. ƒо к≥нц¤ прогнозу б≥омаса ¤лиц≥ буде утримуватись на р≥вн≥ 20%. ≤нш≥ м≥шан≥ види не Ї сталими у деревостан≥: у перш≥ 150 рок≥в по¤вл¤Їтьс¤ т≥льки ¤в≥р (до 10% загальноњ б≥омаси).

Ќа ¤лицев≥й д≥л¤нц≥ є16, де в пeршому роц≥ б≥омаса ¤лиц≥ становила 78%, модель FORKOME пост≥йно прогнозуЇ зменшенн¤ к≥лькост≥ ¤лиц≥ до 37% в к≥нц≥ ≥м≥тац≥њ та зб≥льшенн¤ б≥омаси букa в≥д 8% в першому роц≥ ≥ - до 61% в к≥нц≥ прогнозу. ¬идно також зменшенн¤ б≥омаси ¤вора (в≥д 11% у першому роц≥ ≥ до 2% у 385 роц≥). ”часть смереки с¤гаЇ к≥лькох в≥дсоткiв у перш≥й половин≥ прогнозу. Cмерека майже зникаЇ в друг≥й половин≥.

¬раховуючи те, що найближчими роками у ландшафтах пом≥рно-кл≥матичних зон в≥дбуватимутьс¤ зм≥ни в структурах рослинних угруповань, а вир≥шaльною причиною щодо напр¤мк≥в сукцес≥њ буде глобальне потепл≥нн¤ кл≥мату, розпочато досл≥дженн¤ над впливом кл≥матичних та г≥дролог≥чних процес≥в на сукцес≥ю у с≥льських ландшафтах за допомогою модел≥ FORKOME.

якщо у сценар≥й модел≥ введено поступове потепл≥нн¤ кл≥мату (л≥н≥йний зр≥ст температури пов≥тр¤), то за 400 рок≥в деревостан на 5 буков≥й площ≥ зазнаЇ таких зм≥н:

зникне ¤лина, зменшитьс¤ частка ¤лиц≥, зб≥льшитьс¤ частка бука та ¤вора (–иc. 2). ƒл¤ ¤лицевоњ площ≥ є16 потепл≥нн¤ кл≥мату стане причиною дом≥нац≥њ букa ≥ ¤ворa в к≥нц≥ ≥м≥тац≥њ.

 ѕрогноз б≥омаси дерев у контрольному сценар≥њ

–ис. 1. ѕрогноз б≥омаси дерев у контрольному сценар≥њ, в %: а -1 га;

б -буковий плат - N5; с - ¤лицевий плат - N16

«а умови похолоданн¤ кл≥мату зм≥ни прогнозуютьс¤ вже значно суттЇв≥ш≥: частка бука зменшитьс¤ практично вдвоЇ (рис. 3), а його м≥сце займе ¤лина, ¤в≥р випаде з деревостану. „астка ¤лиц≥ буде на площ≥ є16 трохи б≥льша, н≥ж на площ≥ є5.

¬ умовах розвитку л≥сового господарства на ”крањн≥ практичний ≥нтерес дл¤ нас маЇ прогнозуванн¤ динам≥ки б≥омаси у р≥зних сценар≥¤х проведенн¤ вирубувань. ќптимальним, на нашу думку, Ї проведенн¤ добров≥льно-виб≥ркових вирубувань дерев ц≥льового д≥аметра в розм≥р≥ р≥чного приросту. ÷е даЇ можлив≥сть п≥дтримувати потр≥бне сп≥вв≥дношенн¤ основних пор≥д у деревостан≥ (рис. 4).

–озроблена модель даЇ можлив≥сть в≥зуально оц≥нити результати прогноз≥в дл¤ буковоњ (рис. 4а) ≥ дл¤ ¤лицевоњ площ≥ (рис. 4б) щодо б≥омаси.

 ѕлат No 5 у сценар≥њ потепл≥нн¤ кл≥мату

–ис. 2. ѕлат No 5 у сценар≥њ потепл≥нн¤ кл≥мату (фрагмент ≥нтерфейсу модел≥)

 ѕлат No 5 у сценар≥њ похолоданн¤ кл≥мату

–ис. 3. ѕлат No 5 у сценар≥њ похолоданн¤ кл≥мату (фрагмент ≥нтерфейсу модел≥)

 ѕрогноз  зм≥н б≥омаси дерев у сценар≥њ сталого л≥сокористуванн¤

–ис. 4. ѕрогноз зм≥н б≥омаси дерев у сценар≥њ сталого л≥сокористуванн¤ (т/га): а - No 5 - буковий плат, б - No 16 - ¤лицевий плат.

«а допомогою моделi FORKOME п≥дтвердженo нестаб≥льн≥сть посаджених смерекових деревостан≥в на м≥сц≥ бука в г≥рських карпатських ландшафтах. “≥ деревостани, ¤к св≥дчать результати ≥м≥тац≥њ, зникають. Ќа њхньому м≥сц≥ постають буков≥ л≥си.

Ћ≥тература

Botkin D.B. Forest Dynamics: An Ecological Model. Oxford, New York, 1993.

Botkin D.B., Janik F.J., Wallis, J.R. Some ecological consequences of computer model of forest growth // J. Ecol., 1972. є 60.

Brzeziecki B. Ecologiczny model drzewostanu. Zasady konstrukcji, parametryzacja, przyklady zastosowan. Warszawa, 1999.

Bugmann H. Sensitivity of forests in the European Alps to future climatic change // Climate Research, 1997. є 8.

Hong S.He., David J.; Mladenoff T.; Crow R.. Linking an ecosystem model and a landscape model to study forest species response to climate warming // Ecological Modelling. 1999. є 114.

Kozak I., Menshutkin V. Computer simulations of forest Ecosystem Dynamics // Biology Bulletin 26, 1999. є 6.

Kozak I., Menshutkin V. Prediction of beech forest succession in Bieszczady Mountains using a computer model // Journal of Forest Science 47, 2001. є 8.

Kozak I., Menshutkin V., Jozwina M., Potaczala G. Computer simulation of fir forest dynamics in Bieszczady Mountains in response to climate change // Journal of Forest Science. Prague 48, 2002. є 10.

Kozak I., Menshutkin V., Jozwina M., Potaczala G. Modelling of beech forest dynamics in the Bieszczady Mountains in response to climate change // Ecology Bratislava 22, 2003. є 2.

Kozak I., Menshutkin V., Klekowski R.Z. Modelowanie elementow krajobrazu. Wydawnictwo Towarzystwa Naukowego KUL, 2003.

Shugart H.H. A Theory of Forest Dynamics. New York, 1984.

Shugart H.H., West D.C. Development of an Appalachian deciduous forest succession model and its application to assessment of the impact of the chestnut blight // J. Environ. Manag., 1977. є 5.

FORKOME MODEL USING FOR PROGNOZIS

OF LANDSCAPE FOR≈ST CHANGES

ќ. Kozak

Catholic University of Lublin, Department of Landscape System,

Konstantynow st., 1H, 20-708 Lublin, Poland

The article describes FORKOME computer model, the GAP type model. FORKOME is used for simulation of changes in plain and mountain landscapes. FORKOME abilities in prognosing of mountain forest dynamics in Carpathians are showed on the example of 1 ha research patch located in various-aged beech forest with a share of fir and spruce at Jabluneck Forestry, Nadsiansk Landscape Preserve in Beskids.

Key words: mountain landscape, FORKOME Model.

—татт¤ над≥йшла до редколег≥њ 8.02.2004

ѕрийн¤та до друку 16.06.2004



Ќа головну



Hosted by uCoz