«Ладожские шхеры» – национальный парк, расположенный на северо-западном побережье Ладожского озера. Его ландшафт уникален и не имеет аналогов в России, территория парка характеризуется высоким уровнем биоразнообразия и рекреационным потенциалом. В 2024 и 2025 году на научно-исследовательском судне «Посейдон» ученые КарНЦ РАН проводили комплексные экспедиции, охватившие группу островов: Тулолансаари, Мякисало, Пелотсаари, Карпансаари, Лапонсаари, Кирккосаари, Райпатсаари, Сури-Сартосаари, Орьятсаари, Пиени-Сартосаари. В экспедициях в том числе собирались данные для оценки современного состояния и выявления динамики растительного покрова территории с помощью космических снимков. Исследование проводят сотрудники Отдела комплексных научных исследований КарНЦ РАН Николай Петров, Борис Раевский и Виктор Тарасенко.
Ведущий научный сотрудник лаборатории экологического мониторинга и моделирования ОКНИ КарНЦ РАН Борис Раевский занимается измерением старовозрастной ели
– Это работа имеет как прикладное, так и фундаментальное значение. Прикладные вопросы связаны с оптимизацией природопользования национального парка, в первую очередь, с актуализацией сведений о современном состоянии растительного покрова. Имеющиеся данные по лесному фонду здесь сильно устарели. Чтобы сохранять ценные экосистемы, важно понимать, в каком состоянии они находятся сейчас и как и почему меняются со временем. Также нам важно изучить устойчивость растительного покрова островных экосистем как наиболее уязвимых к антропогенному воздействию и изменению климата, – пояснил Николай Петров, научный сотрудник лаборатории экологического мониторинга и моделирования ОКНИ КарНЦ РАН.
Чтобы понять динамику изменений растительного покрова, специалисты построили цифровые пространственные модели на основе дешифрирования космических снимков разных лет, полученных спутниковыми программами Sentinel и Landsat. Обработка ДДЗ проводилась на базе платформы облачных вычислений Google Earth Engine (GEE). Она предоставляет доступ к космоснимкам и различным вычислительным алгоритмам.
Было выполнено дешифрирование мультиспектральных спутниковых изображений на основе реализации алгоритмов управляемой классификации – машинного обучения. Достоверность созданных геопространственных моделей оценивали с использованием стандартных математических процедур, а также натурных описаний растительного покрова. В экспедициях ученые заложили более 40 пробных площадей в наиболее типичных участках леса. На них производился сплошной перечет деревьев, измерялся их диаметр, высота, определялся возраст. На каждой контрольной точке было сделано геоботаническое описание напочвенного покрова и заложен почвенный разрез.
Николай Петров и Борис Раевский делают натурные описания растительного покрова территории Ладожских шхер
Результаты дешифрирования разновременных снимков архипелага Тулолансаари представлены в виде набора цифровых карт. Анализируя их, ученые определили, что основная часть суши архипелага занята лесами (93 %). Преобладают хвойные насаждения (46,9 %), преимущественно сосняки. Площадь луговых сообществ сокращается вследствие зарастания древесной и кустарниковой растительностью, что в итоге приводит к увеличению площади лиственных насаждений.
– Важно отметить, что растительный покров Северного Приладожья много столетий подвергался повсеместной антропогенной трансформации. На рубеже XIX и XX веков это был край высокоразвитого хуторского земледелия и горнорудной промышленности. До 40-х годов прошлого века леса интенсивно вырубались, а все доступные к обработке земли распахивались, – отметил Николай Петров.
Начиная со второй половины XX столетия леса всего Северного Приладожья были отнесены к различным категориям защитности, поэтому сплошнолесосечная форма хозяйства не практиковалась. В 1990-е прекратили свое существование подсобные хозяйства крупных промышленных предприятий. Проведенное исследование подтвердило предположения ученых: с учетом исторических реалий площадь хвойных насаждений в последние десятилетия практически остается неизменной, при этом на бывших сельхозугодьях активно идут процессы зарастания древесной и кустарниковой растительностью.
Рябинник возрастом не менее 80 лет на месте бывшего хутора
Полевые маршрутные обследования также показали, что значительные участки сосняков скальных были пройдены низовыми пожарами. После пожара в таких местообитаниях в течение первых двух-трех лет происходит постепенный вывал крупных деревьев и начинаются процессы естественного возобновления с участием сосны обыкновенной.
Ученые создали цифровые векторные слои вероятных пожаров на островах архипелага. После обработки результатов вычислений, они определили наибольшие по суммарной площади временные периоды потерь растительного покрова. В основном, это теплые сезоны с 1994 по 2007 годы.
«Сами горельники локализуются преимущественно на средних по размерам скалистых островах, образующих, как правило, внешнюю границу шхерной зоны, то есть в местах, наиболее привлекательных для рекреации. Начинаясь обычно от берега, пожар распространяется вверх по скалистому склону, поросшему сосной, но в дальнейшем может заходить и в еловые выделы», – отмечают авторы научной статьи, опубликованной в журнале «Труды КаРНЦ РАН».
Всего низовым пожарам, связанным, по всей видимости, с влиянием человека, подверглась примерно треть общей площади сосняков лишайниковой группы типов леса на архипелаге.
Тематические карты: А – «хвойные насаждения» по результатам классификации КС Landsat-5 1987 г.; Б – вероятные пожары 1987–2024 гг. по периодам обнаружения. Изображение: "Труды КарНЦ РАН"
Подводя итог, ученые резюмировали: исследование структуры наземного и растительного покрова архипелага Тулолансаари позволило выявить основные закономерности строения и особенности его антропогенной и естественной природной динамики. Современные методы значительно сократили машинное время на обработку больших данных, классификация космоснимков выполнена с высокой точностью и достоверностью.
Разработанные в процессе исследования методические подходы могут служить основой для создания современного и оперативного комплекса средств мониторинга растительного покрова территорий как Республики Карелия, так и других регионов России. Специалисты ОКНИ КарНЦ РАН намерены расширить работу в «Ладожских шхерах» в направлении Ленинградской области и постепенно охватить весь национальный парк.
Фото из архива ученых
