Ученые разработали новый метод мониторинга состояния стабильных и девственных лесов. Он не требует ни машинного обучения, ни ручного внесения данных и позволит быстро отслеживать состояние лесов по всему миру и сохранить их. Результаты исследования опубликованы в журнале Remote Sensing.

Потеря лесов в результате деятельности человека стала глобальной экологической проблемой. Леса, которые не затронуты человеком и имеют большое экологическое значение, находятся под особой угрозой. Такие экосистемы имеют большие запасы углерода, поддерживают биоразнообразие растений и животных, в том числе находящихся на грани исчезновения, более устойчивы к внешним воздействиям и имеют высокую естественную адаптационную способность. Деградация этих лесов может привести к потере их способности поглощать углерод и регулировать климат, сохранять биоразнообразие, предоставлять различные ресурсы и к другим последствиям.

Международный коллектив ученых из России, США, Австралии и Канады, в состав которого вошли исследователи ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», разработал новый метод мониторинга и картирования стабильности экосистем в тропических и бореальных лесах. Новый подход основан на показателях, базирующихся на данных дистанционного зондирования земли, он не нуждается в машинном обучении, дополнительной калибровке полевыми измерениями, а также в сборе статистических данных для получения информации.

Многие существующие методы картирования и классификации лесных экосистем по данным дистанционного зондирования зависят от машинного обучения, откалиброванного с помощью большого количества полевых измерений. Чтобы избежать этого, ученые разработали новый подход к картированию устойчивости лесных экосистем В его основе данные спутниковых изображений MODIS, в частности, спектральные данные о доле света, поглощённой растениями, которая связана со структурой и продуктивностью растительности, и индекс водного стресса, который является индикатором содержания воды в тканях растений. Используя такие метрики, рассчитанные по открытым спутниковым данным, можно избежать необходимости в обширных полевых измерениях.

Исследовали опробовали новый метод на двух лесных регионах на противоположных концах климатического и широтного градиентов Земли: бореальных лесах Сибири и влажных тропических лесах бассейна Амазонки. На этих территориях все еще существуют большие площади ненарушенных лесов, наряду с лесами, которые активно используются человеком.

На основе данных дистанционного зондирования исследователи определили классы стабильности лесов. Аналогичным образом была выполнена оценка темпов деградации лесов. Ранее такие изменения можно было обнаружить только с помощью долгосрочного статистического сбора данных. Результаты показали, что предлагаемый метод является точным, применим ко всем лесным биомам и позволяет картировать как большие массивы, так и небольшие участки стабильных лесов в любом масштабе, а значит может помочь в выявлении и сохранении устойчивых лесов.

«Сохранение старовозрастных лесов, имеющих важное экологическое значение, занимает центральное место во многих международных инициативах. Разработанный метод можно применять не только для рассмотренных нами типов лесов, но и для любых других. Его можно расширить и внедрить в глобальном масштабе, тогда он станет единым источником информации о первичных лесных экосистемах. Полученные данные также можно использовать в качестве независимого источника для перекрестной проверки других местных или глобальных оценок лесов. К тому же новый метод позволит регулярно обновлять материалы по мере поступления новых спутниковых данных. Информация о устойчивых лесах имеет отношение к национальной и международной политике, касающейся сохранения биоразнообразия и смягчения последствий изменения климата, она может быть использована для планирования природоохранных мероприятий и выбора приоритетов инвестиций в природоохранную деятельность», — рассказал кандидат технических наук старший научный сотрудник Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН Евгений Швецов.