Map of post-fire vegetation of the Kerzhensky Nature Reserve
DOI:
https://doi.org/10.21638/spbu07.2024.406Abstract
The territory of the Trans-Volga region has repeatedly experienced the impact of catastrophic forest fires, the last of which occurred in 2010. On the territory of the Kerzhensky Nature Reserve, since 2011, monitoring of post-fire vegetation restoration has been carried out on permanent sample plots, and in 2014, work began on compiling a map of the territory traversed by the fire. Mapping the post-fire state of vegetation is fraught with great difficulties due to the mosaic nature of the contours of plant communities. Was compiled a large-scale (1 : 50 000) map of vegetation for the part of the Kerzhensky Nature Reserve that was damaged by the fire in 2010. The methodology is based on an annual ground survey of key areas and interpretation of satellite images with subsequent refinement of contours. The work used Landsat-8 satellite images for preliminary interpretation of vegetation and determination of geobotanical description points, as well as Spot-5 satellite images when compiling the final map section. A total of 600 geobotanical descriptions were compiled and used as standards for interpretation. It has been established that the largest areas in the area affected by the fire are occupied by pine grass and shrub-herbaceous forests, which represent a kind of «basic» syntaxon for forest restoration after fires. Among non-forest communities, a significant role is played by associations with dense birch undergrowth – sedge-reed and lily-of-the-valley-reed, as well as molinia-bracken. A special place in the structure of the vegetation cover is occupied by black alder forests, largely preserved due to the relatively high water content, and also by black alder thickets, spreading along extended depressions. Spatial metrics indicate a wide variety of patches and a high uniformity of their distribution within the mapped territory, which may be due to the influence of the pyrogenic factor. The structure of the legend developed for the presented map takes into account the dynamic aspect of the post-fire state of vegetation and can be used not only for subsequent refinement of the map, but also for mapping other territories that have experienced pyrogenic impact.
Keywords:
forest fires, interpretation, vegetation map, satellite images, Kerzhensky Nature Reserve
Downloads
References
Аверина, И. А. (2001). Пожары на территории Керженского заповедника. Труды Государственного природного биосферного заповедника «Керженский», 1, 404–414.
Александрова, В. Д. (1969). Классификация растительности. Обзор принципов классификации и классификационных систем в разных геоботанических школах. Л.: Наука.
Барталев, С. А., Егоров, В. А., Ефремов, В. Ю., Лупян, Е. А., Стыценко, Ф. В., Флитман, Е. В. (2012). Оценка площади пожаров на основе комплексирования спутниковых данных различного пространственного разрешения MODIS и Landsat-TM/ETM+. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 9 (2), 9–26.
Громыко, М. Н. и Смирнова, Е. А. (2002). Стационар для изучения послепожарных сукцессий на гари 1999 г. в кедровых лесах Сихотэ-Алинского заповедника. В: Л. В. Кулешов, ред., Мониторинг сообществ на гарях и управление пожарами в заповедниках. М.: ВНИИ природы, 153–157.
Денисов, А. К. (1979). Лесные пожары в лесном Среднем Заволжье в 1921 и 1972 гг. и их уроки. В: А. К. Денисов, ред., Горение и пожары в лесу. Ч. 3. Красноярск: Наука, 20–23.
Кадетов, Н. Г. (2017). Некоторые аспекты восстановления разнообразия лесных сообществ полесского ландшафта в условиях периодических катастрофических пожаров (на примере Керженского заповедника). В: International Conference «Landscape Dimentions of Sustainable Development: Science — Planning — Governance». Tbilisi: Ivane Javakhishvili Tbilisi State University, 581–591.
Кадетов, Н. Г. и Гнеденко, А. Е. (2019). Подходы к картографированию пройденных пожаром лесов в условиях заповедного режима. Географический вестник, 2 (49), 148–157. https://doi.org/10.17072/2079-7877-2019-2-148-157
Кадетов, Н. Г., Астахова, М. А., Урбанавичуте, С. П. (2015). Восстановление лесов Керженского заповедника после пожаров 2010 г. Антропогенная трансформация природной среды, 1, 91–94.
Комарова, Т. А., Прохоренко, Н. Б., Глушко, С. Г., Терехина, Н. В. (2017). Послепожарные сукцессии в леса Сихотэ-Алиня с участием Pinus koraiensis Siebold et Zucc. Методологические положения и методические подходы в их изучении. СПб.: Свое издательство.
Константинов, А. В. (2004). Жаровой лес. Н. Новгород: ННГУ.
Кораблёв, О. Л. (2001). История заселения территории заповедника и топонимика населенных пунктов. Труды Государственного природного биосферного заповедника «Керженский», 1, 389–403.
Кулешова, Л. В. (2002). Опыт комплексного мониторинга лесных сообществ на гарях 1972 года в Окском заповеднике. В: Л. В. Кулешов, ред., Мониторинг сообществ на гарях и управление пожарами в заповедниках. М.: ВНИИ природы, 6–35.
Кулешова, Л. В., Ильина, Л. В., Потапова, Н. А., Яновицкая, Т. П. (1984). Стационарные наблюдения за динамикой сообществ в заповедниках: комплекс методов и сопряженный анализ. В: Исследования в области заповедного дела: сб. науч. тр. М.: ВНИИ охраны природы и заповедного дела МСХ СССР, 71–91.
Лавренко, Е. М. (1961). Основные закономерности растительных сообществ и пути их изучения. В: Е. М. Лавренко, ред., Полевая геоботаника. М.; Л.: АН СССР, 13–75.
Попов, С. Ю. (2010). Структура и динамика растительности Керженского заповедника. В: Труды Государственного природного биосферного заповедника «Керженский». Т. 4. Нижний Новгород: [б. и.].
Рожков, Ю. Ф. и Кондакова, М. Ю. (2019). Оценка динамики восстановления лесов после пожаров в Олекминском заповеднике (Россия) по космическим снимкам Landsat. Nature Conservation Research. Заповедная наука, 4 (1), 1–10. https://doi.org/10.24189/ncr.2019.014
Садков, С. А. (2015). Создание карты типов возгораний методом полуавтоматического дешифрирования снимков высокого и сверхвысокого разрешения на примере Керженского заповедника (Нижегородская область). Исследование Земли из космоса, 1, 53–64.
Садков, С. А. и Козлов, Д. Н. (2014). Крупномасштабная ландшафтная карта Керженского заповедника. Труды Государственного природного биосферного заповедника «Керженский», 6, 8–54.
Сандлерский, Р. Б. (2017). Картографирование динамики ландшафтного покрова на юге Валдайской возвышенности по данным дистанционного зондирования. В: Ландшафтоведение: теория, методы, ландшафтно-экологическое обеспечение природопользования и устойчивого развития. Т. 1. Тюмень: ТюмГУ, 163–167.
Слинкина, О. А., Сухинин, А. И., Буряк, Л. В. (2008). Картографирование текущего состояния лесов Красноярского края с использованием данных дистанционного зондирования. Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. акад. М. Ф. Решетнева, 1, 70–74.
Сукачёв, В. Н. и Зонн, С. В. (1961). Методические указания к изучению типов леса. М.: АН СССР.
Шенников, А. П. (1964). Введение в геоботанику. Л.: ЛГУ.
Шинкаренко, С. С., Иванов, Н. М., Берденгалиева, А. Е. (2021). Пространственно-временная динамика выгоревших площадей на федеральных ООПТ юго-востока Европейской России. Nature Conservation Research. Заповедная наука, 6 (3), 23–44. https://doi.org/10.24189/ncr.2021.035
Шугаев, Н. И., Хапугин, А. А., Варгот, Е. В. (2015). Анализ первых изменений растительного покрова лесов Мордовского заповедника после пожаров 2010 года. Труды Мордовского ГПЗ им. Н. Г. Смидовича, 14, 396–407.
Ярмишко, В. Т. и Лянгузова, И. В. (2002). Методы изучения лесных сообществ. СПб.: НИИ химии СПбГУ.
Botequila-Leitao, A., Miller, J., Ahern, J. (2006). Measuring Landscapes: A planner’s handbook. Washington: Island Press.
Bousquet, E., Mialon, A., Rodriguez-Fernandez, N., Mermoz, S., Kerr, Y. (2022). Monitoring post-fire recovery of various vegetation biomes using multi-wavelength satellite remote sensing. Biogeosciences, 19, 3317–3336. https://doi.org/10.5194/bg-19-3317-2022
Cheng, Ch.-Ch. and Jan, J.-F. (2000). Application of GIS to measure and evaluate landscape changes. In: ACRS 2000: 21st Asian Conference on Remote Sensing. Vol. 2. Taipei: Center for Space & Remote Sensing Research, 282–288.
Dusek, R. and Popelkova, R. (2017). Theoretical view of the Shannon index in the evaluation of landscape diversity. AUC Geographica, 47 (2), 5–13. https://doi.org/10.14712/23361980.2015.12
Ibarrola-Ulzurruna, E., Gonzalo-Martin, C., Marcello, J. (2017). Influence of pansharpening in obtaining accurate vegetation maps. Canadian Journal of Remote Sensing, 43 (6), 528–544. https://doi.org/10.1080/07038992.2017.1371583
Kadetov, N., Gnedenko, A., Gatina, E. (2021). Mapping of post-fire forest dynamics in the central part of European Russia. Science and Global Challenges of the 21st Century — Science and Technology, 342, 144–152. https://doi.org/10.1007/978-3-030-89477-1_14
Malinowska, E. and Szumacher, I. (2013). Application of landscape metrics in the evaluation of geodiversity. Miscellanea Geographica — Regional Studies on Development, 17 (4), 28–33. https://doi.org/10.2478/v10288-012-0045-y
McGarigal, K. and Marks, B. J. (1995). Spatial pattern analysis program for quantifying landscape structure. Portland: U.S. Department of Agriculture, Forest Service.
McGarigal, K., Cushman, S., Maile, E. (2002). FRAGSTATS: Spatial pattern analysis program for categorical maps. Amherst: University of Massachusetts.
Mitri, G. H. and Gitas, I. Z. (2013). Mapping post-fire forest regeneration and vegetation recovery using a combination of very high spatial resolution and hyperspectral satellite imagery. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 20, 60–66. https://doi.org/10.1016/j.jag.2011.09.001
Nagendra, H. (2022). Opposite trends in response for the Shannon and Simpson indices of landscape diversity. Applied Geography, 22 (2), 175–186. https://doi.org/10.1016/S0143-6228(02)00002-4
Novo, A., Gonzalez, H., Martinez-Sanchez, J., Lorenzo, H. (2020). Remote sensing approach to evaluate post-fire vegetation structure. In: International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. Nice: ISPRS, 1031–1038. https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLIII-B3-2020-1031-2020
Perez-Cabello, F., Montorio, R., Alves, D. B. (2021). Remote sensing techniques to assess post-fire vegetation recovery. Current Opinion in Environmental Science & Health, 21, 100251. https://doi.org/10.1016/j.coesh.2021.100251
Pickell, P. D., Hermosilla, T., Frazier, J. R., Coops, N. C., Wulder, M. A. (2016). Forest recovery trends derived from Landsat time series for North American boreal forests. International Journal of Remote Sensing, 37, 138–149. https://doi.org/10.1080/2150704X. 2015.1126375
Senf, C. and Seidl, R. (2021). Mapping the forest disturbance regimes of Europe. Nature Sustainability, 4, 63–70. https://doi.org/10.1038/s41893-020-00609-y
Szpakowski, M. D. and Jensen, J. L. R. (2019). A review of the applications of remote sensing in fire ecology. Remote Sensing, 11 (22), 2638. https://doi.org/10.3390/rs11222638
Valero, M. J. A. and Alzate, A. B. E. (2019). Comparison of maximum likelihood, support vector machines, and random forest techniques in satellite images classification. Tecnura, 23 (59), 13–26. https://doi.org/10.14483/22487638.14826
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Articles of "Vestnik of Saint Petersburg University. Earth Sciences" are open access distributed under the terms of the License Agreement with Saint Petersburg State University, which permits to the authors unrestricted distribution and self-archiving free of charge.
