Botanica Pacifica

Research paper

Botanica Pacifica. A journal of plant science and conservation 2024. Preprint
Article first published online: 20 NOV 2024 | DOI: 10.17581/bp.2024.13218

Altitudinal-belt structure of the vegetation of the Oka Plateau (Eastern Sayan): mapping and analysis. I. Spruce forests as a rare formation in the area

Alexandr A. Vinogradov 1 ORCID, Maxim V. Bocharnikov 1 ORCID, Michael M. Serebryanyi 2 ORCID, Svetlana O. Voitsekhovskaya 2 ORCID & Sergey V. Dudov 1 ORCID

1 Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia
2 N.V. Tsitsin Main Botanical Garden RAS, Moscow, Russia


The study of ecosystem diversity of mountain territories is possible on the basis of the biome concept, which allows a regional assessment of the diversity of its components with the possibility of comparative-geographical analysis. The paper reveals the structure of the altitudinal zonation of vegetation of the Oka Plateau, represented by the nival – tundra-goltsy – mountain tundra – subgoltsy – mountain taiga – forest-steppe type of zonation and determines the position of spruce forests in this structure. Based on the map obtained as a result of interpretation of a composite of multi-temporal Landsat space images of 2017-2021 using GLAD ARD methodology, cartographic interpretation of the vegetation altitude belts was given, revealing the distribution of spruce forests in the study area. The small areas occupied by the communities, their ecotopic confinement and the specificity of natural regeneration made it possible to identify compliance with the geographical criteria of rarity and high conservation value of the International Union for Conservation of Nature (IUCN), as well as arealological, ecotopic and dynamic features used in the assessment of rarity in other studies. Conservation of spruce forest ecosystems is a necessary condition for maintaining the gene pool of ecosystem diversity of vegetation of the mountains of South Siberia.

Виноградов А.А., Бочарников М.В., Серебряный М.М., Войцеховская С.О., Дудов С.В. Высотно-поясная структура растительности Окинского плато (Восточный Саян): картографирование и анализ. I. Еловые леса как редкий компонент растительного покрова. Изучение экосистемного разнообразия горных территорий возможно на основе биомной концепции, которая позволяет проводить региональную оценку разнообразия его компонентов с возможностью сравнительно-географического анализа. В работе выявлена структура высотной поясности растительности Окинского плато, представленная нивально – гольцово-тундрово – горнотундрово – подгольцово – горнотаежно – лесостепным типом поясности и определено положение еловых лесов в данной структуре. На основе картографической модели растительности, полученной в результате дешифрирования композита разновременных космических снимков Landsat 2017–2021 гг. по методике GLAD ARD, дана картографическая интерпретация высотных поясов растительности с выявлением распространения еловых лесов на исследуемой территории. Небольшие площади, занимаемые сообществами, их экотопическая приуроченность и специфика естественного восстановления позволили выявить соответствие географическим критериям редкости и высокой природоохранной ценности Международного союза охраны природы (IUCN), а также ареалогическим, экотопическим и динамическим признакам, используемым при оценке редкости в других исследованиях. Сохранение экосистем еловых лесов является необходимым условием поддержания генофонда экосистемного разнообразия растительности гор Южной Сибири.

Keywords: remote sensing, random forest, altitudinal zonation, boreal forests, mountains of South Siberia, vegetation mapping, rare communities, дистанционное зондирование, метод случайного леса, высотная поясность, бореальные леса, горы Южной Сибири, картографирование растительности, редкие сообщества

PDF    


References

Aksenov, D.E., M.Yu. Dubinin, M.L. Karpachevskii, N.S. Liksakova, V.E. Skvortsov, D.Yu. Smirnov & T.O. Yanitskaya, 2006. Identification of high conservation forest value in Primorsky Krai. Categories important for maintaining vegetation cover. Izda-vo MSoES, Vladivostok, Moscow. 186 pp. (in Russian). [Аксенов Д.Е., Дубинин М.Ю., Карпачевский М.Л., Н.С. Ликсакова, Скворцов В.Э., Смирнов Д.Ю., Яницкая Т.О. 2006. Выделение лесов высокой природоохранной ценности в Приморском крае. Категории, важные для сохранения растительного покрова / Изда-во МСоЭС, Владивосток, Москва. 186 c.].

Alymbaeva, Zh.B. & B.B. Namzalov, 2007. On the issue of high-mountain vegetation classification of the Eastern Sayan and Khamar-Daban. In: Problems of Botany of South Siberia and Mongolia. Proceedings of 6th International Scientific-Practical Conference (Barnaul, 25-28 October 2007) (A.I. Shmakov et al., eds), pp. 93-95, Azbuka Press, Barnaul (in Russian). [Алымбаева Ж.Б., Намзалов Б.Б. 2007. К вопросу классификации высокогорной растительности Восточного Саяна и Хамар-Дабана // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии - VI Международная научно-практическая конференция / под ред. А.И. Шмакова и др. Барнаул: Изд-во Азбука. С. 93-95].

Amel'chenko, V.P., T.V. Andreeva, N.K. Badmaeva, I.A. Beh, K.A. Biks, N.I. Borisova, T.G. Boikov et al. 1996. Green book of Siberia: rare plant communities in need of protection. Nauka, Novosibirsk, 396 pp. (in Russian). [Амельченко В.П., Андреева Т.В., Бадмаева Н.К., Бех И.А., Бикс К.А., Борисова Н.И., Бойков Т.Г. и др. 1996. Зеленая книга Сибири: редкие и нуждающиеся в охране растительные сообщества / Новосибирск: Наука. 396 с.].

Arzhannikov, S.G., R. Broshe, M. Zholive & A.V. Arzhannikova 2015. Late Pleistocene glaciations in southern East Sayan and detection of MIS 2 terminal moraines based on beryllium (10Be) dating of glacier complexes. Geologiya i Geofizika 56(11):1917-1933 (in Russian with English summary). [Аржанников С.Г., Броше Р., Жоливе М., Аржанникова А.В. 2015. К вопросу о позднеплейстоценовом оледенении юга Восточного Саяна и выделении конечных морен MIS 2 на основе бериллиевого датирования (10Be) ледниковых комплексов // Геология и геофизика. Т. 56, № 11. С. 1917-1933]. CrossRef

Arzhannikov, S.G., A.I. Ivanov, A.V. Arzhannikova, E.I. Demonterova, M. Jolivet, V.A. Buyantuev, V. Oskolkov et al. 2016. The most recent (682-792 CE) volcanic eruption in the Jombolok lava field, East Sayan, Central Asia triggered exodus of Mongolian pre-Chinggis Khaan tribes (778-786 CE). Journal of Asian Earth Sciences 125:87-99. CrossRef

Belov, A.V., V.F. Lyamkin & L.P. Sokolova 2002. Cartographic study of biota. Institut geografii SO RAN. Irkutsk, 161 pp. (in Russian). [Белов А.В., Лямкин В.Ф., Соколова Л.П. 2002. Картографическое изучение биоты / Иркутск: Институт географии СО РАН/ 161 с.].

Burns, E.L., D.B. Lindenmayer, J. Stein, W. Blanchard, L. McBurney, D. Blair & S.C. Banks 2015. Ecosystem assessment of mountain ash forest in the Central Highlands of Victoria, south-eastern Australia. Austral Ecology 40:386-399. CrossRef

Chytrý, M., M. Hájek, M. Kočí, P. Pešout, J. Roleček, J. Sádlo, K. Šumberová et al. 2019. Red List of habitats of the Czech Republic. Ecological Indicators 92:1-10. CrossRef

Cingolani, A., D. Renison, R.Z. Marcelo & R.C. Marcelo 2004. Mapping vegetation in a heteroge-neous mountain rangeland using Landsat data: an alternative method to define and classify land-cover units. Remote Sensing of Environment 92(1):84-97. CrossRef

Dobrowski, S.Z., H.D. Safford, Y.B. Cheng & S.L. Ustin 2008. Mapping mountain vegetation using species distribution modeling, image-based texture analysis, and objectbased classification. Applied Vegetation Science 11:499-508. CrossRef

Gorodetskaya, M.E., G.I. Lazukov, S.S. Korzhuev et al. 1975. Plains and mountains of Siberia. Nauka, Moscow. 352 pp. (in Russian). [Городецкая М.Е., Лазуков Г.И., Коржуев С.С. и др. 1975. Равнины и горы Сибири. Москва: Наука. 352 с.].

Holboeva, S.A. 2011. Structure of мegetation of the Okinskoye Plateau (East Sayan). Uchenye zapiski Zabaikal' skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Biologicheskie nauki 1(36):214-217 (in Russian with English summary). [Холбоева С.А. 2011. Структура растительного покрова Окинского плоскогорья (Восточный Саян) // Ученые записки Забайкальского государственного университета. Серия: Биологические науки. Вып. 1(36). С. 214-217]. CrossRef

Janssen, J.A.M., J.S. Rodwell, M. Garcia Criado, S. Gubbay, T. Haynes, A. Nieto, N. Sanders et al. 2016. European Red List of Habitats. Part 2. Terrestrial and freshwater habitats. EU publications, 44 pp.

Jasiewicz, J. & T.J. Stepinski 2013. Geomorphons - a pattern recognition approach to classification and mapping of landforms. Geomorphology 182:147-56. CrossRef

Krestov, P.V. 1993. Rare plant communities in the broadleaved-coniferous belt of the Bolshaya Ussurka River basin (Middle Sikhote-Alin). Botanicheskii Zhurnal 78(8):107-115 (in Russian). [Крестов П.В. 1993. Редкие растительные сообщества в широколиственно-хвойном поясе бассейна реки Большая Уссурка (Средний Сихотэ-Алинь) // Ботанический журнал. Т. 78, № 8. С. 107-115.].

Krestov, P.V. & V.P. Verholat 2002. Rare plant communities of Primorye and Amur Region. Biologo-pochvennyi institut DVO RAN, Vladivostok, 200 pp. (in Russian). [Крестов П.В., Верхолат В.П. 2002. Редкие растительные сообщества Приморья и Приамурья. Владивосток: Биолого-почвенный институт ДВО РАН, 200 с.].

Lavrenko, E.M. & L.V. Denisova, 1971. Protection and organization of study of rare and endangered plant species. Nauka, Moscow (in Russian). [Лавренко Е.М., Денисова Л.В. 1971. Охрана и организация изучения редких и исчезающих видов растений. М.: Наука].

Lindgaard, A. & S. Henriksen 2011. Norwegian Red List for ecosystems and habitat types. Norwegian Biodiversity Information Centre, 123 pp.

Malyshev, L.I. 1965. High-mountain flora of the Eastern Sayans: review of vascular plants, compositional features and florogenesis. Nauka, Moscow, Leningrad, 366 pp. (in Russian). [Малышев Л.И. 1965. Высокогорная флора Восточных Саян: обзор сосудистых растений, особенности состава и флорогенезис. М.; Л.: Наука. 366 с.].

Mohapatra, S.D., R. Tripathi, A. Kumar, S. Kar, M. Mohapatra, M. Shahid, R. Ram et al. 2019. Eco-smart pest management in rice farming: prospects and challenges. ORYZA - An Interna-tional Journal on Rice 56:143-155. CrossRef

Namzalov, B.B. 1994. The main features and patterns of distribution of mountain steppe vegetation in Southern Siberia. Sibirskii Ekologicheskii Zhurnal 5:431-440 (in Russian). [Намзалов Б.Б. 1994. Основные черты и закономерности распределения горно-степной растительности Южной Сибири // Сибирский экологический журнал. № 5. С. 431-440].

Nazarov, M.I., 1935. The vegetation sketches of the Okinsky region in the Eastern Sayan. Izvestiya Gosudarstvennogo Geograficheskogo Obshchestva 67(1):54-87 (in Russian). [Назаров М.И. 1935. Очерки растительности Окинского края в Восточном Саяне // Известия государственного географического общества. Т. 67, вып. 1. С. 54-87].

Nazimova, D.I., D.M. Danilina & N.V. Stepanov 2014. Rainbarrier forest ecosystems of the Sayan mountains. Botanica Pacifica 3(1):39-47. CrossRef

Obruchev, S.V. 1946. Orography and geomorphology of the eastern half of the Eastern Sayan. Izvestiya Vsesoyuznogo Geograficheskogo Obshchestva 5-6:479-498 (in Russian). [Обручев С.В. 1946. Орография и геоморфология восточной половины Восточного Саяна // Известия всесоюзного географического общества. № 5-6. С. 479-498].

Ogureeva, G.N. 1980. Principles of geobotanical mapping and zoning of mountainous countries. Itogi nauki i tehniki, seriya Biogeografiya. VINITI, Moscow 3:132-165 (in Russian). [Огуреева Г.Н. 1980. Принципы геоботанического картографирования и районирования горных стран // Итоги науки и техники, серия Биогеография, ВИНИТИ, Москва, том 3. С. 132-165].

Ogureeva, G.N. & M.V. Bocharnikov, 2017. Orobiomes as basic units of regional assessment of mountain biodiversity. Ekosistemy: Ekologiya i dinamika 1(2):52-81. (in Russian). [Огуреева Г.Н., Бочарников М.В. 2017. Оробиомы как базовые единицы региональной оценки биоразнообразия горных территорий // Экосистемы: Экология и динамика, Т. 1, № 2. С. 52-81].

Ogureeva, G.N., N.B. Leonova, E.V. Buldakova, N.G. Kadetov, M.V. Arkhipova, I.M. Miklyaeva, M.V. Bocharnikov et al. 2018. Map "Biomes of Russia". Scale 1:7500000. Geograficheskii fakul'tet MGU imeni M.V. Lomonosova; Russkoe geograficheskoe obshchestvo; Vsemirnyi fond dikoi prirody (WWF), Moscow (in Russian). [Огуреева Г.Н., Леонова Н.Б., Булдакова Е.В., Кадетов Н.Г., Архипова М.В., Микляева И.М., Бочарников М.В. и др. 2018. Карта «Биомы России». Масштаб 1:7500000 / М.: Географический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова; Русское географическое общество; Всемирный фонд дикой природы (WWF)].

Ogureeva, G.N., I.N. Safronova, T.K. Yurkovskaya & I.M. Miklyaeva, 1999. Map "Zones and types of vegetation zonation in Russia and adjacent territories" scale 1:8000000. In: Series of nature maps for higher education (G.N. Ogureeva. ed.), pp. 21-63, EKOR, Moscow (in Russian). [Огуреева Г.Н., Сафронова И.Н., Юрковская Т.К., Микляева И.М. 1999. Карта «Зоны и типы поясности растительности России и сопредельных территорий» масштаб 1:8000000 // Серия карт природы для высшей школы / под ред. Г.Н. Огуреевой. М.: ЭКОР. С. 21-63].

Oliphant, H., B. Mora, J. Ramírez-Villegas & V. Castiblanco 2019. Determining ideal sites for a pilot experiment in Colombia to trial new forages in East Africa. In: International Forage & Turf Breeding Conference 24-27 March 2019, Lake Buena Vista, FL, USA. 1 p.

Papaev, A.P. 2007. Oka volcanoes - geological monuments of the Eastern Sayan. In: Transboundary specially protected natural territories. Materials of the international scientific-practical conference, pp. 134-136. Izd-vo VSGTU, Ulan-Ude (in Russian). [Папаев А.П. 2007. Окинские вулканы - геологические памятники Восточного Саяна // Трансграничные особо охраняемые природные территории. Материалы международной научно-практической конференции. Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ. С.134-136].

Potapov, P., M.C. Hansen, I. Kommareddy, A. Kommareddy, S. Turubanova, A. Pickens, B. Adusei et al. 2020. Landsat analysis ready data for global land cover and land cover change mapping. Remote Sensing 12(3):426. CrossRef

Rodrıguez, J.P., D.A. Keith, K.M. Rodríguez-Clark, N.J. Murray, E. Nicholson, T. Regan, R.M. Miller, E.G. Barrow, L.M. Bland, ... & P. Wit 2015. A practical guide to the application of the IUCN Red List of Ecosystems criteria. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 370:20140003. CrossRef

Rysin, L.P. & L.I. Savel'eva 2002. Spruce forests of Russia. Nauka, Moscow 336 pp. (in Russian). [Рысин Л.П., Савельева Л.И. 2002. Еловые леса России. М.: Наука. 336 с.].

Seif, A. 2014. Using topography position Index for landform classification (Case study: Grain Mountain). Bulletin of Environment, Pharmacology and Life Sciences 3(11):33-39.

Smagin, V.N. (ed.) 1980. Forest types of Southern Siberia mountains. Nauka, Sibirskoe otdelenie, Novosibirsk, 334 pp. (in Russian). [Типы лесов гор Южной Сибири / под ред. В.Н. Смагина. Новосибирск: Наука, Сиб. отделение. 1980. 334 с.].

Sukachev, V.N. & S.V. Zonn 1961. Guidelines for studying forest types. AN SSSR, Moscow, 144 pp. (in Russian). [Сукачев В.Н., Зонн С.В. 1961. Методические указания к изучению типов леса. М.: АН СССР. 144 с.].

Ufimtsev, G.F. 2001. The Oka Plateau in the newest structure of the south of Eastern Siberia. Geologiya i Geofizika 42(6):979-987 (in Russian). [Уфимцев Г.Ф. 2001. Окинское плоскогорье в новейшей структуре юга Восточной Сибири / Геология и геофизика. Т. 42, № 6. С. 979-987].

Vyrkin, V.B. & Yu.A. Masyutina 2017. Geomorphological regionalization of Okinskoe Highland (Eastern Sayan). Izvestiya Irkutskogo Gosudarstvennogo Universiteta 19:32-27 (in Russian with English summary). [Выркин В.Б., Масютина Ю.А. 2017. Геоморфологическое районирование Окинского плоскогорья (Восточный Саян) // Известия Иркутского государственного университета. Т. 19. С. 32-27].

Walter, H. & S.-W. Breckle 1983. Okologishe Grundlagen in global sicht. Stuttgart Gustav Fischer Verlag, 238 ss.

Zverev, A.A., 2012. Use of equivalence classes and factor sets in the analysis of botanical data. Contemporary Problems of Ecology 5(2):165-173. CrossRef





© The Author(s). 2024 Open Access (CC) BY-NC license: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/