© 2025                                          С. В. Князева*, А. Д. Никитина, Е. И. Белова

Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов им. А. С. Исаева

Российской академии наук

Российская Федерация, 117997, Москва, ул. Профсоюзная, 84/32, стр. 14

*E-mail: knsvetl@gmail.com

Поступила в редакцию: 08.10.2025

После рецензирования: 17.11.2025

Принята к печати: 28.11.2025

В статье приведены результаты исследования возможностей применения метода пороговой сегментации межкроновых участков изображения лесного полога на отечественных космических снимках сверхвысокого пространственного разрешения, полученных со спутника «Ресурс-П1» (Геотон-Л) для выявления взаимосвязи параметров сегментации с биометрическими характеристиками сосновых древостоев на примере лесов НП «Куршская коса». Предложенный метод основан на выделении затенённых сегментов межкронового пространства в границах таксационных выделов с учётом заданного диапазона яркости и последующем объединении соседних пикселей по критерию спектральной близости при новом заданном пороге яркости. Для каждого заданного порога определяются площади и средние значения яркости теневых сегментов в границах выделов, стандартные отклонения и медианные значения. На основе этих значений для каждого выдела рассчитывается пороговая сомкнутость полога, учитывающая только затененные межкроновые промежутки. Статистические характеристики средней яркости и пороговой сомкнутости полога служат в качестве переменных для регрессионного моделирования биометрических (высота, диаметр, возраст древостоев) характеристик сосновых лесов.

Регрессионный анализ проведен с использованием ансамблевого метода с построением деревьев решений Random Forest (RF). Коэффициент детерминации R² для характеристик сосновых лесов находится в диапазоне 0.29 – 0.37. Результаты валидационной модели по тестовой выборке практически тождественны моделированию по обучающей выборке, что свидетельствует о надежности модели RF. Регрессионное моделирование алгоритмом RF характеристик сосновых древостоев (на примере чистых сосновых насаждений в НП «Куршская коса»), где в качестве предикторов выступают переменные, полученные методом пороговой сегментации изображения лесного полога на панхроматических изображениях Геотон-Л, позволяет получать стабильные результаты со среднеквадратической ошибкой около 4 м для средней высоты, 6 см – для диаметра и 20 лет – для возраста. Метод пороговой сегментации изображения древесного полога целесообразно применять в целях предварительной оценки характеристик древостоев в случае недостаточной радиометрической коррекции спектральных данных для расчета стандартных текстурных характеристик.

Ключевые слова: биометрические характеристики сосновых лесов, космические снимки сверхвысокого пространственного разрешения, пороговая сегментация изображения, текстурные признаки, регрессионное моделирование

В настоящее время использование текстурных показателей для оценки характеристик лесов является наиболее перспективным методом анализа спутниковых данных сверхвысокого пространственного разрешения (< 1м). Современные подходы к обработке высокодетальных спутниковых данных нами подробно рассмотрены в обзорной статье (Князева и др., 2021).  Многие исследователи успешно используют различные комбинации текстурных признаков второго порядка, рассчитанных по спутниковым изображениям, для оценки надземной биомассы лесной растительности (Wang et al., 2012), биометрических характеристик насаждений (Gomez et al., 2012; Beguet et al., 2014), дефолиации растительности (Lottering et al., 2019), определения породного состава леса (Дмитриев и др., 2022; Sibiya et al., 2022). Однако применение набора текстур изображений требует оптимизации расчета текстурных признаков, поскольку текстурные комбинации в большинстве случаев могут быть избыточны и сложны в расчетах (Beguet et al., 2014; Lottering et al., 2020). Пороговая сегментация изображений крон деревьев и межкронового пространства на снимках также может быть эффективным подходом к оценке зависимости яркостных переменных от характеристик древостоев. Метод создания маски теней при помощи простого порогового алгоритма сегментации с последующим применением морфологических фильтров показал хорошие результаты при выделении крон деревьев на изображении (Терехов и др., 2014). Для выявления выборочных рубок на спутниковых изображениях (снятых в надир) развиваются методы, использующие сравнение матриц смежности перепадов яркости нескольких изображений. Алгоритм позволяет сузить зону поиска потенциально реальных рубок, определив параметры этих зон через пороговую величину изменения перепада яркости (Алексанина, Храмцова, 2024).

Проведенные нами эксперименты с применением метода пороговой сегментации изображения показали достаточно высокую степень корреляции (0.78 < R < 0.94) основных характеристик  смешанных лесов национального парка (НП) «Лосиный остров» (относительной полноты, средних значений возраста, высоты и диаметра) с пороговыми параметрами изображения межкроновых участков лесного полога на снимке Ikonos-2, что позволяет сделать выводы о перспективности подобных исследований (Жирин и др., 2018). Поскольку в результате эксперимента установлено, что информативность затенённых межкроновых промежутков в сомкнутом древесном пологе при сегментации изображения выше (больше значимых комбинаций пороговых значений яркости и сомкнутости полога), чем для освещённых участков, признано целесообразным более детально оценить возможности сегментации только затененных участков межкронового пространства. Этот подход был применен для регрессионного моделирования биометрических характеристик сосновых древостоев с применением метода пороговой сегментации изображения затененных межкроновых промежутков лесного полога на высокодетальных отечественных космических снимках с «Ресурс-П1» (Никитина и др., 2019). Однако реализация кусочно-линейной регрессии в пакете STATISTICA, использованная для построения модели в приведенной выше работе, имеет принципиальные ограничения, которые приводят к завышенным коэффициентам детерминации и лишают её прогностической ценности. Новый эксперимент с использованием метода пороговой сегментации изображения, полученного с российского спутника «Ресурс-П1» (Геотон-Л), дополняет проведенные ранее исследования и апробирует предложенный метод с валидацией результатов.

Исследований с использованием данных, полученных аппаратурой сверхвысокого пространственного разрешения Геотон-Л, не так уж много, можно отметить применение высокодетальных снимков для создания трехмерных моделей местности (Пешкун, 2016), формирования «бесшовных» мозаик для регионального уровня (Марков и др., 2020), поиска и прогноза месторождений  различных полезных ископаемых (Миловский и др., 2021), изучения поверхностного волнения и батиметрии (Юровская и др., 2019). В области лесоведения представлены работы по оценке динамики вспышек массового размножения сибирского шелкопряда в темнохвойных лесах (Федотова, Заречнева, 2017; Князева и др., 2019), оценке ареалов типов растительных сообществ (Варламова и др., 2018), состояния лесозащитных полос (Кавеленова и др., 2018), зарастания пахотных земель древесно-кустарниковой растительностью (Денисова и др., 2019), возможности определения рубок (Алексанин, Ким, 2019; Алексанина, Храмцова, 2024), изучению оконной структуры в древесном пологе (Комаров и др., 2021). Снимки сверхвысокого пространственного разрешения со спутников «Ресурс-П» являются в настоящее время   единственным российским доступным источником высокодетальных дистанционных данных, поэтому существует настоятельная необходимость в совершенствование, как способов радиометрической коррекции данных, так и способов их тематической обработки.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Космические снимки с отечественного спутника «Ресурс-П1», полученные аппаратом сверхвысокого пространственного разрешения Геотон–Л, были предоставлены ЦЭПЛ РАН Научным центром оперативного мониторинга Земли (НЦ ОМЗ – подразделение АО «Российские космические системы») в рамках Постановления Правительства РФ от 10 июня 2005 г. N 370.

Спутники серии «Ресурс-П» предназначены для проведения регионального и локального мониторинга состояния окружающей среды, инвентаризации и контроля использования  природных ресурсов России. Первый спутник «Ресурс-П1» был запущен на солнечно-синхронную орбиту в июне 2013 г. и проработал более 8 лет до декабря 2021 г. Спутники  «Ресурс-П2» и «Ресурс-П3» были выведены из эксплуатации раньше, не отработав полностью заложенный ресурс в 5 лет. В 2024 году были проведены успешные запуски спутников «Ресурс-П4» и  «Ресурс-П5». С 19 марта 2025 года для потребителей доступна возможность заказа съемки со спутника «Ресурс-П» № 4 и № 5. На всех этих спутниках была установлена многозональная оптико-электронная высокодетальная аппаратура Геотон-Л со следующими характеристиками (https://ntsomz.ru/ka_resurs_p_4_5):

• полоса захвата (в надире) — 38 км;
• разрешение на местности:
• — не хуже 1 м (панхроматический режим);
• — 3-4 м (мультиспектральный режим);
• спектральные диапазоны съемки (мкм):
• — панхроматический PAN (0.60÷0.79);
• — синий B(0.48÷0.52);
• — зеленый G (0.54÷0.6);
• — красный R + крайний красный (0.62÷0.68; 0.66÷0.69; 0.7÷0.74);
• — ближний инфракрасный NIR (0.72÷0.8; 0.8÷0.9).

Материалы съемки соответствуют уровню обработки 1А с предварительной радиометрической и геометрической коррекцией и представлены в проекции UTM (WGS 84). Однако недостаточность радиометрической коррекции спектральных данных не позволяет провести дальнейшую радиометрическую калибровку по расчету стандартных коэффициентов отражения (reflectance) на основе нормализованных значений Digital Number (DN), регистрируемых сенсорами аппаратуры Геотон-Л. Поэтому выполнение стандартных расчётов текстурных характеристик первого и второго порядков (как, например, для данных сверхвысокого разрешения WorldView-3) в данном случае нецелесообразно. Для реализации метода пороговой сегментации было решено использовать панхроматическое изображение.

Метод пороговой сегментации затенённых участков лесного полога в исследовании рассматривается как альтернативный по отношению к классическим статистическим расчётам текстур, поскольку он опирается на физические свойства объекта. Его основные принципы были изложены ранее в статье В. М. Жирина с соавторами (2018). Площадь насаждения таксационного выдела на снимке равна площади древесного полога и межкронового пространства, т.е. общее число пикселей выдела N = N_С + N_L+N_D, где N_С – число пикселей изображения древесного полога, N_L – число пикселей освещённых участков межкроновых промежутков, а N_D – затенённых. Пороговая сомкнутость полога (С) будет равна соотношению порогового числа пикселей изображения древесного полога (N_С) и общего числа пикселей насаждения (N): С = N_С/N= [N−(N_L+N_D)]/N (Жирин и др., 2018). Если рассматривать только затененные межкроновые промежутки (N_D), тогда  вместо пороговой сомкнутости полога (С) целесообразно использовать отношение числа пикселей затененных участков межкроновых промежутков (N_D) к общему числу пикселей выдела (N) Cd = N_D/N= [N −(N_C+N_L)]/N (Никитина и др., 2019).

В процессе пороговой сегментации изображения выделяются затененные межкроновые сегменты, различающиеся друг от друга, как средней яркостью (D_i), так и числом пикселей (N_Di), но для которых соблюдается определенный заданный критерий однородности (диапазон яркости). Первоначальный этап включает выделение локальных минимумов затененных участков межкронового пространства. На каждом последующем этапе происходит увеличение размера выделяемых сегментов в результате объединения соседних пикселей с учетом спектральной близости их значений при заданном пороге яркости. Значимые величины пороговой яркости и сомкнутости полога определяются на основе матриц парной корреляции каждого из пороговых значений с биометрическими параметрами древостоев (Жирин и др., 2018).

Для нашего эксперимента  выбрана сцена  с пространственным разрешением около 1 м, полученная в панхроматическом диапазоне (0.58 – 0.8 мкм) съемочной аппаратурой Геотон-Л на спутнике «Ресурс-П1» 10 июля 2017 года для НП «Куршская коса», которая покрывает около 60 % территории парка, включая центральную и северную части (рис. 1).

Рисунок 1. Панхроматическое изображение, полученное высокодетальной аппаратурой Геотон-Л со спутника «Ресурс-П1» 10.07.2017 на территорию НП «Куршская коса» (Калининградская обл.) с увеличенным фрагментом. Рамкой желтого цвета выделено расположение сцены Геотон-Л на карте Калининградской области

На начальном этапе исследования проведена предварительная обработка изображения. Ввиду больших размеров растрового файла (около 10 Гб) и ограниченных технических ресурсов для обработки столь больших объемов информации исходное изображение разделено на 4 фрагмента с небольшим перекрытием. Каждый фрагмент трансформирован аффинными преобразованиями для более точного совмещения с векторными границами таксационных выделов. Средняя ошибка трансформирования не превышала 1 – 3 пикселя (около 3 м).

Основными лесообразующими породами на территории парка являются сосна, ель, береза, ольха черная. Более половины лесопокрытой площади занимают сосняки, среди которых преобладает сосна обыкновенная (Pinus sylvestris), но встречаются также другие виды сосен (горная, Банкса, крымская, Муррея). Сосняки формируют как простые, так и сложные по породному составу древостои. Наиболее распространены средневозрастные и молодые насаждения, приуроченные к возвышенным формам рельефа. В молодых и  средневозрастных сосняках доминирует ксерофитно-зеленомошный тип леса, а в старовозрастных  к нему добавляется  мелкотравно-зеленомошный.

Из базы таксационных данных лесоустройства 2016 г. отобраны выделы, соответствующие следующим критериям:

• категория земель – лесные культуры и естественные насаждения,
• доля преобладающей породы сосна обыкновенная – более 6 единиц,
• полнота не менее 0.6;
• средний диаметр стволов более 3 см;
• средняя высота более 5 метров.

Всего было отобрано 602 выдела с преобладанием сосны обыкновенной. Анализ распределения средних возрастов (рис. 2А) показал, что наиболее многочисленны средневозрастные насаждения, однако в выборке присутствуют все группы возраста – от молодняков 10 лет до древостоев 140 лет.

А)

Б)

В) Рисунок 2. Гистограмма распределения биометрических параметров насаждений для выборки (602 выдела) из лесотаксационных данных (2016 г.) НП «Куршская коса»: А) средний возраст; Б) средняя высота; В) средний диаметр

Важным этапом сегментирования изображений является выбор начальных минимальных яркостных значений затененных участков (D₀). Определение локальных минимумов проведено на основе расчета статистических характеристик в границах выделов и визуального анализа снимка. По векторному слою лесоустройства из каждого фрагмента изображения Геотон-Л извлечены минимальные значения спектральной яркости, на основе которых определен минимальный порог для выделения самого темного участка выдела (D₀). Для сосны D₀ на изображении составило 101 DN, таким образом, начальный яркостной порог D₀ для выделения теневого участка выбран равным 100. В качестве максимального яркостного порога выбрано значение 200 DN, которое заведомо избыточно и, по результатам визуальной идентификации, соответствует затененным участкам крон деревьев. Всего выбрано 10 пороговых яркостных значений (D₀…D₁₀) затененных межкроновых промежутков с постепенным расширением верхней границы диапазона на 10 единиц яркости: для D₀ диапазон составил 100-110; а для D₁₀ – 100-200.

На основе пороговых значений яркости проведено сегментирование изображений и созданы маски для каждого диапазона яркости теневых межкроновых промежутков древесного полога. На рис. 3 приведены фрагменты сегментированного изображения с наложенным векторным слоем таксационных выделов.

А)

Б) Рисунок 3. Фрагмент изображения Геотон-Л (10.07.2017г.) с наложенным векторным слоем таксационных выделов и маской теневых межкроновых промежутков, выделенных желтым цветом: А) диапазон D4 – 100-140; б) диапазон D8 – 100-180

По полученным маскам были рассчитаны площади сегментов (N_D0…N_Dn) теневых участков в границах выделов, средние значения яркости этих сегментов (D₀…D_n), а также стандартные отклонения и медианы. Для каждого выдела на основе этих показателей вычислена пороговая сомкнутость полога, учитывающая только затененные межкроновые промежутки (Сd). Распределение значений  D_n и Cd_n для диапазонов D₄ – 100-140 и D₈ – 100-180 приведено на рис. 4.  

А)

Б) Рисунок 4. Распределение характеристик средней яркости полога Dn и пороговой сомкнутости полога Cdn для яркостных диапазонов изображения Геотон-Л (10.07.2017г.): А) D4 – 100-140; Б) D8 – 100-180

Статистические характеристики (D₀…D_n) и (Cd₀…Cd_n) использовались в качестве предикторов при регрессионном анализе между биометрическими характеристиками сосновых лесов (высота, диаметр, возраст) и особенностями изображения древесного полога на космических снимках Геотон-Л.

Для регрессионного анализа применялись два подхода: кусочно-линейная регрессия в пакете STATISTICA и ансамблевый метод Random Forest (RF), реализованный в библиотеке scikit-learn языка Python. Для оценки точности моделей использовали коэффициент детерминации R² и среднеквадратическую ошибку RMSE.

Для регрессионного анализа на основе кусочно-линейной функции значимые величины (D₀…D_n) и (Cd₀…Cd_n) определялись на основе матриц парной корреляции каждого из пороговых значений с биометрическими и морфоструктурными показателями. При значениях коэффициента корреляции Пирсона более 0.7 один из мультиколлинеарных факторов удалялся. Переменные с низким уровнем значимости (p > 0.05) также отсеивались. После прохождения всех итераций поиска мультиколлинеарных факторов был сформирован набор факторов, который и использовался в регрессионных моделях. Следует отметить, что кусочно-линейная регрессия в используемой реализации не формирует устойчивой модели зависимости X → Y. Алгоритм строит несколько линейных функций и автоматически выбирает для каждой точки ту, которая ближе к фактическому значению Y, что приводит к завышенной оценке коэффициента детерминации R². Поэтому этот метод в нашем исследовании рассматривался исключительно как вспомогательный инструмент. Основной анализ был выполнен с использованием алгоритма Random Forest, который позволяет избежать проблемы мультиколлинеарности, провести кросс-валидацию и получить более надёжные оценки качества модели.

 При использовании метода RF для каждой целевой переменной строилась отдельная регрессионная модель. Исходные данные случайным образом делились на обучающую (70%) и валидационную (30%) выборки. Построение моделей включало следующие этапы:

— подбор оптимальных гиперпараметров (количество деревьев и глубина ветвей) путём последовательного перебора с оценкой R² и RMSE. Из множества пар параметров (количество деревьев и ветвей) выбиралась пара с наилучшими показателями точности;

— построение модели и её проверка с использованием кросс-валидации на обучающей выборке;

— вычисление важности признаков (пермутационной и на основе критерия Джини);

— ранжирование признаков по значимости и пошаговое добавление их в модель до момента стабилизации точности (пока оценка качества модели не переставала улучшаться);

— тестирование окончательной модели на валидационной выборке.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

При использовании кусочно-линейной регрессии статистически значимыми оказывались в основном переменные D_n из нижних и средних пороговых диапазонов (100-110, 100-120, …., 100-160), а  переменные C_dn   — из крайних диапазонов (100-110,100-190, 100-200). Результаты использования кусочно-линейной регрессии представлены в таблице 1.

Таблица 1. Результаты применения кусочно-линейной регрессии для оценки взаимосвязи биометрических параметров сосновых лесов и характеристик изображения Геотон-Л (10.07.2017 г.)

Коэффициент детерминации для параметров сосновых лесов варьирует в пределах от 0.75 до 0.98, что характеризует достаточно высокую тесноту связи пороговых значений и параметров древостоев. При сопоставлении с результатами аналогичных расчётов по изображению Геотон-Л от 09.06.2018 (Никитина и др., 2019) значения R² и RMSE также оказались близкими. Так, для значения «средний диаметр» коэффициент регрессии составлял 0.79, а RMSE – 3.86 см, для среднего возраста – 0.77 и 13.83 лет, соответственно. Таким образом, применение метода пороговой сегментации позволяет получать стабильные результаты даже при выборке на четверть меньше исходной (602 выдела вместо 823), главным условием остается пропорциональное представительство биометрических параметров в обучающей выборке. Также, полученные результаты подтверждают, что сами показатели пороговой сегментации являются воспроизводимыми и отражают особенности древостоев. Однако важно подчеркнуть, что их нельзя валидировать через кусочно-линейную регрессию, поскольку используемая реализация кусочно-линейной регрессии фактически выбирает для каждой точки ту линейную функцию, которая ближе к наблюдаемому значению Y, что приводит к завышенной оценке качества аппроксимации.

Для корректной оценки характеристик сосновых древостоев в настоящей работе основное внимание уделено моделям, построенным с использованием ансамблевого метода Random Forest. Наибольшую значимость среди переменных средней яркости и сомкнутости полога в алгоритме Random Forest показали максимальные пороговые диапазоны (170-200 DN) (табл. 2).

Таблица 2. Результаты применения метода Random Forest (RF) для оценки взаимосвязи биометрических параметров сосновых лесов и характеристик изображения Геотон-Л (10.07.2017 г.)

Коэффициенты детерминации R² для всех трёх характеристик сосновых лесов находятся в диапазоне 0.29 – 0.37, а среднеквадратические ошибки составляют 4.2 м для высоты, 5.8 – 6.1 см для диаметра и 20 – 22 лет для возраста.  Несмотря на умеренные значения R², результаты на тестовой выборке практически идентичны обучающим, что свидетельствует о стабильности и надёжности моделей RF. Сравнение с результатами моделирования по текстурным характеристикам первого порядка, рассчитанным по мультиспектральным данным WorldView-3 (Князева и др., 2021), показало, что точность моделей RF на данных Геотон-Л сопоставима, но немного ниже, хотя выборка, используемая для обучения и проверки модели значительно больше, чем для данных WorldView-3 (табл. 3).

Таблица 3. Сводная статистика оценок характеристик лесов для регрессионных моделей методом RF по данным Ресурс–П1 (Геотон-Л) и WorldView-3

*Князева С. В., Никитина А. Д., Гаврилюк Е. А., Тихонова Е. В., Королева Н. В. Оценка биометрических параметров сосновых древостоев по спутниковым данным WorldView-3 и материалам беспилотной аэросъемки // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 6. С. 93–107

Коэффициенты детерминации примерно в 1.5 раза меньше, но и для данных WorldView-3 они небольшие и находятся в диапазоне 0.47 – 0.53. Возможно, на довольно умеренные значения коэффициентов детерминации влияет неоднородность таксационных выделов. Средняя площадь выдела составляет 2 га, а среднеквадратическое отклонение чуть больше – 2.3 га (при этом минимальное значение площади выдела 0.2 га, а максимальное – около 20 га). Такой значительный разброс увеличивает неоднородность спектральных характеристик изображения древесного полога выделов на снимке. Свой вклад вносят  и особенности условий объединения насаждений в один таксационный выдел, которые зависят, главным образом, от стволового запаса древесины, что не всегда находит отражение в строении верхнего полога древостоя.  Наиболее высокие коэффициенты R² отмечены в обоих случаях для значений «средний диаметр». При этом, в случае с WorldView-3, хотя моделирование происходило на основе переменных, полученных из мультиспектральных данных, наибольшую информативность показал панхроматический канал.  Из работы испанских ученых (Gomez et al., 2012), можно отметить, что в результате использования мультиспектральных данных со спутника QuickBird-2 для моделирования ряда биометрических характеристик средиземноморских сосновых лесов на основе текстурных метрик GLCM (метод CART – Classification and Regression Tree Analysis) лучшие результаты также были получены при оценке среднеквадратического диаметра деревьев: R² = 0.8 и RMSE = 0.13 м.

Достаточно интересно сравнить полученные нами оценки с результатами французских исследователей, которые проводили эксперимент для насаждений приморской сосны (Pinus pinaster Ait.) в лесном массиве на юго-западном побережье Франции (Beguet et al., 2014). В их работе анализировался потенциал текстурных характеристик, извлечённых из спутниковых снимков сверхвысокого пространственного разрешения QuickBird и Pléiades, с использованием признаков второго порядка GLCM. Особое внимание уделялось автоматической настройке параметров, что является одной из ключевых проблем анализа текстуры. Для оптимизации тестировались различные комбинации панхроматических и мультиспектральных признаков с применением многомерной линейной регрессии. Итогом стало предложение алгоритма PRiF (автоматизированный выбор и параметризация признаков GLCM), основанного на глобальной оптимизации методом случайной выборки. В условиях однородных сосновых культур авторы получили очень низкие ошибки моделирования (LOO RMSE 0.5 м для высоты и 1 см для диаметра), но при переходе к более сложным разновозрастным насаждениям точность существенно снижалась: RMSE составила 3.1 м и 6.6 см, соответственно. Эти результаты сопоставимы с нашими моделями для разновозрастных сосняков на Куршской косе (табл. 3).  При этом R² достаточно высокий и варьирует от 0.99 для первого участка до 0.81 для второго.  

Несмотря на более низкие значения R² в наших моделях, величины ошибок RMSE оказались близкими к тем, что получены с использованием текстурных признаков первого и второго порядков. Это указывает на то, что метод пороговой сегментации, будучи значительно проще по реализации, обеспечивает сопоставимый уровень точности при оценке средних характеристик сосновых лесов.

ВЫВОДЫ

Регрессионное моделирование с использованием алгоритма Random Forest показало, что переменные, рассчитанные методом пороговой сегментации затенённых межкроновых промежутков сомкнутого лесного полога по высокодетальным панхроматическим изображениям, полученным со спутника «Ресурс-П1», обеспечивают воспроизводимые оценки характеристик сосновых древостоев (на примере НП «Куршская коса») со среднеквадратической ошибкой порядка 4 м для средней высоты, 6 см для диаметра и 20 лет для возраста. Несмотря на умеренные значения коэффициента детерминации, совпадение результатов на обучающей и валидационной выборках подтверждает надёжность моделей.

Метод пороговой сегментации может применяться для предварительной оценки характеристик древостоев, особенно в условиях, когда недостаточная радиометрическая коррекция данных ограничивает возможность расчёта стандартных текстурных признаков. Использование мультиспектральных и разносезонных изображений способно повысить точность прогнозирования, однако сопряжено с усложнением модели. Вероятно, также может повысить точность моделирования применение в качестве обучающей выборки более однородных сегментов изображения древесного полога, чем таксационные выделы. В целом, полученные результаты подтверждают применимость пороговой сегментации для высокодетальных изображений как инструмента экспресс-оценки сосновых лесов на уровне выделения возрастных групп и их основных биометрических характеристик.

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Работа выполнена за счет средств государственного задания по теме «Биоразнообразие и экосистемные функции лесов» (Регистрационный номер НИОКТР 124013000750-1).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Алексанин А. И., Ким В. Обнаружение рубок по теням // VI Международная научная конференция «Региональные проблемы дистанционного зондирования Земли», Сибирский федеральный университет, Институт космических и информационных технологий. 2019. С. 66–68.

Алексанина М. Г., Храмцова А. В. Обнаружение мелкомасштабной изменчивости лесного полога на спутниковых панхроматических изображениях на основе матрицы смежности перепадов яркости // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 4. С. 47–59.

Варламова А. А., Денисова А. Ю., Сергеев В. В. Информационная технология обработки данных ДЗЗ для оценки ареалов растений // Компьютерная оптика. 2018. Т. 42. № 5. С. 864–876.

Денисова А. Ю., Егорова А. А., Сергеев В. В., Кавеленова Л. М. Выработка требований к мультиспектральным данным дистанционного зондирования Земли в задаче экспертизы зарастания пахотных земель древесно-кустарниковой растительностью // Компьютерная оптика. 2019. Т. 43. № 5. С. 846–856.

Дмитриев Е. В., Кондранин Т. В., Зотов С. А. Сегментация природных и антропогенных объектов по панхроматическим спутниковым изображениям с использованием статистических текстурных признаков // Автометрия. 2022. Т.58. № 2. С. 69–84.

Жирин В. М., Князева С. В., Эйдлина С. П. Оценка биометрических параметров насаждений по изображениям межкронового пространства на космических снимках сверхвысокого разрешения // Лесоведение. 2018. № 3. С. 163–177.

Кавеленова Л. М., Корчиков Е. С., Прохорова Н. В., Терентьева Д. А., Федосеев В. А. К возможностям обнаружения и оценки состояния лесополос на основе комплексного использования данных ДЗЗ и наземного обследования // IV международная конференция и молодежная школа «Информационные технологии и нанотехнологии» (ИТНТ-2018), Самара: Новая техника, 2018. С. 882–891.

Князева С. В., Королева Н. В., Эйдлина С. П., Сочилова Е. Н. Оценка состояния растительности в очаге массового размножения сибирского шелкопряда по спутниковым данным // Лесоведение. 2019. № 5. С. 385–398.

Князева С. В., Никитина А. Д., Белова Е. И., Плотникова А. С., Подольская Е. С., Ковганко К. А. Методические подходы к оценке характеристик лесов по данным спутниковой съемки сверхвысокого пространственного разрешения в оптическом диапазоне // Лесоведение. 2021. № 6. С. 1–28.

Князева С. В., Никитина А. Д., Гаврилюк Е. А., Тихонова Е. В., Королева Н. В. Оценка биометрических параметров сосновых древостоев по спутниковым данным WorldView-3 и материалам беспилотной аэросъемки // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 6. С. 93–107.

Комаров А. В., Ершов Д. В., Тихонова Е. В. Информативность спектральных и морфометрических признаков оконной структуры полога древостоя на основе спутниковых данных // Лесоведение. 2021. № 3. С. 227–239.

Марков А. Н., Васильев А. И., Крылов А. В., Евлашкин М. А., Пестряков А. А., Михеев А. А., Алексеевский А. С. Особенности обработки данных сенсора «Геотон-Л1» ксмического аппарата Ресурс-П при формировании бесшовных сплошных покрытий регионов РФ // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. 2020. Т. 7. № 1. С. 72–83.

Миловский Г. А., Ишмухаметова В. Т., Апарин А. Д. Применение космической съемки высокого разрешения при поисках прибрежных россыпей и месторождений углеводородов в северных морях России // Исследование Земли из космоса. 2021. № 6. С. 74–82.

Научный центр оперативного мониторинга Земли АО «Российские космические системы» (НЦ ОМЗ). URL: https://ntsomz.ru/ka_resurs_p_4_5/ (дата обращения 07.10.2025)

Никитина А. Д., Князева С. В., Королева Н. В., Гаврилюк Е. А., Эйдлина С. П. Применение метода пороговой сегментации изображений для определения параметров древесной растительности по спутниковым данным сверхвысокого пространственного разрешения // Международная научно-практическая конференция «Геоматика: образование, теория и практика», посвященная 50-летию кафедры геодезии и космоаэрокартографии и 85-летию факультета географии и геоинформатики БГУ. Сб. статей. РБ, Минск, 2019. С. 114–118.

Пешкун А. А. Создание трехмерных моделей местности с использованием материалов съемки космического аппарата типа «Ресурс-П» // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы.  2016. Т. 3. Выпуск 1. С. 28–33.

Терехов А. Г., Макаренко Н. Г., Пак И. Т. Автоматический алгоритм классификации снимков QuickBird в задаче оценки полноты леса // Компьютерная оптика. 2014. Т. 38. № 3. С. 580–583.

Федотова Е. В., Заречнева А. И. Пространственно-временная динамика вспышки массового размножения сибирского шелкопряда в темнохвойных древостоях Горного Алтая//Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. 2017. Т. 10. № 6. С. 747–757.

Юровская М. В., Кудрявцев В. Н., Станичный С. В. Восстановление кинематических характеристик поверхностного волнения и батиметрии по многоканальным оптическим снимкам комплекса «Геотон-Л1» на спутнике «Ресурс-П» // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 2. С. 218–226.

Beguet B., Guyon D., Boukir S., Chehata N. Automated retrieval of forest structure variables based on multi-scale texture analysis of VHR satellite imagery // ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing. 2014. Vol. 96. P. 164–178.

Gomez C., Wulder M., Montes F., Delgado J. Modeling Forest Structural Parameters in the Mediterranean Pines of Central Spain using QuickBird-2 Imagery and Classification and Regression Tree Analysis (CART) // Remote Sensing. 2012. Vol. 4. P. 135–159. DOI: 10.3390/rs4010135

Lottering R., Mutanga O., Peerbhay K., Ismail R. Detecting and mapping Gonipterus scutellatus induced vegetation defoliation using WorldView-2 pan-sharpened image texture combinations and an artificial neural network // Journal of Applied Remote Sensing. 2019. Vol. 13(1). DOI: 10.1117/1.JRS.13.014513

Sibiya B., Lottering R., Odindi J. Utility of texture combinations computed from fused WorldView-2 imagery in discriminating commercial forest species // Geocarto international. 2022. Vol. 37. Issue 23. P. 6915–6931. DOI: 10.1080/10106049.2021.1952316

Wang W., Yao X., Yao X., Tian Y., Liu X., Ni J., Cao W., Zhu Y.  Estimating leaf nitrogen concentration with three-band vegetation indices in rice and wheat // Field Crops Research. 2012. Vol. 129. P. 90–98. DOI: 10.1016/j.fcr.2012.01.014

Рецензент: к. с.-х. н., с. н. с. Шинкаренко С. С.

Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов им. А. С. Исаева

Российской академии наук

Российская Федерация, 117997, Москва, ул. Профсоюзная, 84/32, стр. 14

*E-mail: knsvetl@gmail.com

Поступила в редакцию: 10.11.2025

После рецензирования: 24.11.2025

Принята к печати: 08.12.2025

В статье приведены итоги и краткое содержание наиболее важных и интересных докладов IX Всероссийской (с международным участием) научной конференции «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии», прошедшей 15-17 апреля 2025 года в г. Москва в Центре по проблемам экологии и продуктивности лесов им. А. С. Исаева Российской академии наук (ЦЭПЛ РАН). За три дня проведения конференции были заслушаны 60 докладов по перспективным направлениям использования  методов дистанционного зондирования и ГИС-технологий в различных аспектах изучения лесных экосистем. Участники в количестве 130 человек представляли научно-исследовательские и учебные организации, а также коммерческие кампании из России, Республики Беларусь и Азербайджана. На пленарных сессиях освещались важные темы оценки по данным космического мониторинга крупномасштабных изменений в лесах России: динамики породно-возрастной структуры, повреждений лесов пожарами,  пирогенных эмиссий углерода в лесах.  Большое внимание также было привлечено к возможностям прогноза возникновения очагов вспышек лесных насекомых с использованием спутниковых данных и к необходимости дистанционного мониторинга зарастания лесами заброшенных сельскохозяйственных земель в России. Значительный блок секционных докладов был посвящен  проблемам и перспективам применения для оценки характеристик лесов материалов аэросъемки с беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), воздушного и наземного лазерного сканирования, разработок веб-приложений, информационно-аналитических систем, автоматизированных сервисов мониторинга изменений лесной растительности. Участниками конференции были предложены рекомендации по усовершенствованию систем дистанционного мониторинга и отмечен большой прогресс в разработке и использовании искусственного интеллекта для задач распознавания по дистанционным данным крон деревьев, вырубок, объектов лесной инфраструктуры и др. По результатам конференции подготовлен сборник тезисов докладов в электронном виде и размещен на сайте научной электронной библиотеки Elibrary. Информация о IX Всероссийской научной конференции, включающая программу, сборник материалов, видеотрансляции пленарных и секционных заседаний, презентации докладов доступна по ссылке https://cepl.rssi.ru/confs/ASGIS2025/.

Ключевые слова: конференция, данные дистанционного зондирования, лесные экосистемы, оценка характеристик лесов, динамика породно-возрастной структуры лесов, очаг размножения лесных насекомых, геоинформационный анализ, аэросъемка с беспилотных летательных аппаратов, воздушное и наземное лазерное сканирование, искусственный интеллект, картографические геосервисы

IX Всероссийская (с международным участием) научная конференция «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии» прошла с 15 по17 апреля 2025 года в г. Москва в ФГБУН Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов им. А. С. Исаева РАН при организационной поддержке ФГБУН Института космических исследований РАН. Первая конференция «Аэрокосмические методы и информационные системы в лесоведении и лесном хозяйстве» была организована В. И. Сухих в 1993 году и до 2007 года проводилась один раз в пять лет. Затем, начиная с 2013 года, было решено проводить конференции один раз в три года в связи с быстрым прогрессом в вычислительных технологиях и средствах дистанционного зондирования (ДДЗ). Основная задача конференции не изменилась с 1993 года  – это обмен опытом и знаниями между учеными-лесоводами, экологами, биологами и работниками лесного хозяйства с целью оценить перспективность использования спутниковых и наземных данных, методов их анализа как для решения фундаментальных исследовательских, так и прикладных задач мониторинга, оценки динамики, ресурсного потенциала и экосистемных функций лесов.

На Девятую Всероссийскую научную конференцию (с международным участием) «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии» зарегистрировались более 130 человек из научных, производственных и учебных организаций России, Республики Беларусь и Азербайджана. Среди участников конференции 30% составили молодые ученые, аспиранты и студенты. Были заслушаны 60 докладов по ключевым научно-исследовательским направлениям использования данных дистанционного зондирования (ДДЗ) и геоинформационных технологий в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии (рис. 1).  

Рисунок 1. Участники IX Всероссийской (с международным участием) научной конференции «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии»

В конференции приняли участие в качестве слушателей представители федеральных и региональных министерств и ведомств России, в том числе  Федерального агентства лесного хозяйства (ФБУ «Рослесозащита»), природоохранных и экологических  департаментов г. Москвы и Минэкономразвития России (Департамент конкуренции, энергоэффективности и экологии Минэкономразвития России, ГПБУ «Государственный природоохранный центр», Департамент природопользования и охраны окружающей среды города Москвы). В день открытия конференции с приветственным словом к собравшимся выступила директор Центра по проблемам экологии и продуктивности лесов им. А. С. Исаева д.б.н., профессор, чл.-корр. РАН Наталья Васильевна Лукина, обратив особое внимание на важное прикладное значение научных исследований для принятия управленческих решений (мониторинг и инвентаризация лесов).

Пленарные доклады. В начале каждого дня конференции проходила пленарная сессия, посвященная определенному кругу задач. В первый день (15 апреля 2025 г.) был заслушан доклад д.т.н. С. А. Барталева (ИКИ РАН) о современных крупномасштабных изменениях лесов России по данным космического мониторинга (рис. 2).

Рисунок 2. Барталев С. А. выступает с пленарным докладом на IX Всероссийской (с международным участием) научной конференции «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии» 15.04.2025 г.

Сотрудниками ИКИ РАН были разработаны автоматизированные технологии создания ежегодных спутниковых карт (наземных экосистем, лесистости, запасов стволовой древесины, преобладающих пород и типов леса, бонитета, возрастной структуры и др.) на основе интеграции    временных рядов данных со спутника MODIS за период с 2000 по 2025 годы и наземных данных о лесах (лесоустройства, инвентаризации лесов, тестовых полигонов и др.). На основе анализа спутниковых продуктов были получены важные результаты: определена площадь покрытых лесной растительностью земель России (включая учтенные леса – 747 млн га, редины – 38 млн га, а также неучтенные – 50 млн га и 2 млн га, соответственно); проанализирована динамика важных показателей за период с 2002 по 2023 г. –  рост лесистости и полноты древесной растительности на севере страны, связанный с увеличением средних температур, роста запаса стволовой древесины в лесах, особенно на европейской части России на 1 млрд м³ в год, увеличение площади лесов, занятых лиственными породами (например, березой  – на 17%) и др. Полученные данные являются основой для расчета бюджета углерода в лесах России с использованием методов дистанционного зондирования. С докладом об оценке повреждений лесов России  пожарами по данным прибора MODIS выступил д.т.н. Е. А. Лупян (ИКИ РАН). Основная проблема – связь интенсивности горения с повреждениями растительности от пожаров. На основе многолетних рядов данных MODIS выявлена зависимость гибели лесов от сезона и преобладающей породы – наибольшая вероятность гибели от пожаров характерна для хвойных (особенно лиственничных) лесов в летний сезон, а наименьшая вероятность – для лиственных лесов в весенний сезон. Приведена оценка ежегодной динамики с 2001 по 2024 г. как площади погибших лесов, так и площади, пройденной лесными пожарами. Увеличения площади лесов, пройденных огнем, не происходит, но площадь лесов, погибших от последствий пожара, имеет тенденцию к росту. В основном прирост отмечен в Восточной Сибири. В докладе также затронута насущная задача дистанционного мониторинга: проблема перехода от данных MODIS к другим спутниковым данным в связи с приближающимся сроком окончания эксплуатации спутников Terra/Aqua с радиометром  MODIS.

Заведующий лабораторией мониторинга лесных экосистем ЦЭПЛ РАН Дмитрий Владимирович Ершов познакомил участников конференции с результатами оценки прямых эмиссий углерода от пожаров за 2011-2024 годы по территории России и развитием геоинформационных технологий создания карт лесных горючих материалов по данным MODIS (рис. 3). Создан полноценный программный продукт, позволяющий проводить ежегодные оценки эмиссий углерода на национальном и региональном уровнях. Наибольшие объемы прямых эмиссий углерода от пожаров фиксировались в 2012 и 2021 годах, среднее значение за период 2011–2024 гг. составило 104.9 МтС. Основным источником прямых пожарных эмиссий углерода и других парниковых газов являются леса Сибири и Дальнего Востока.

Рисунок 3. Ершов Д. В. выступает с пленарным докладом на IX Всероссийской (с международным участием) научной конференции «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии» 15.04.2025 г.

Во второй день конференции пленарные доклады касались важных проблем закономерностей формирования очагов вспышек лесных насекомых и зарастания лесом бывших сельскохозяйственных земель в России. В своем докладе д.б.н., профессор В. Г. Суховольский (Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН) выдвинул две гипотезы возникновения очагов вспышки насекомых на примере развития очага сибирского шелкопряда в Красноярском крае в 2019–2020 гг. (рис. 4). В качестве показателя, характеризующего состояние деревьев, предложено использовать показатель восприимчивости вегетационного индекса растительности NDVI в течение сезона к изменению радиационной температуры территории LST, рассчитанных по данным MODIS. С использованием этих дистанционных данных можно заблаговременно выявить потерю устойчивости насаждения к воздействию насекомых и прогнозировать возможные масштабы будущих повреждений лесов (Суховольский, Ковалев, 2025).

Рисунок 4. Суховольский В. Г. выступает с пленарным докладом на IX Всероссийской (с международным участием) научной конференции «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии» 16.04.2025 г.

Представитель Ассоциации «Охрана природы» А. Ю. Ярошенко ознакомил участников конференции с проблемой учета и оценки динамики зарастания заброшенных сельскохозяйственных земель в России древесными породами. Затронут вопрос неопределенности правового положения лесов на этих землях и невозможности проведения лесоводственных мероприятий. Площадь лесов на сельхозземлях может достигать 7% от площади всех земель России. Дистанционные данные необходимы для оценки площадей неиспользуемых земель сельхозназначения и динамики их зарастания лесом.

В заключительный день конференции пленарная сессия была посвящена анализу современных изменений в лесах России на региональном уровне и возможностям использования в геоинформационных системах архивных материалов геоботанических описаний. М. Ю. Грищенко (МГУ им. М. В. Ломоносова, Географический ф-т) познакомил слушателей с результатами совместной работы российских ученых из разных организаций по оценке изменений в бореальных темнохвойных лесах Северо-Восточной Азии с доминированием ели аянской (Picea jezoensis) за 20-летний период по спутниковым данным Landsat. Общая точность классификации временных рядов композитов Landsat GLAD ARD довольно высокая – 97%. С 2001 года отмечено снижение площади темнохвойных лесов в Хабаровском и Приморском краях. На 2021 год площадь темнохвойных лесов составляет 47.6 тыс. км², по сравнению с 2001 г она снизилась минимум на 10%. Основные причины гибели лесов это пожары и вырубки – 64% (Дудов и др., 2025).

Важный доклад был представлен д.б.н. А. А. Масловым (ИЛ РАН) на тему о возможных проблемах и особенностях применения архивных многолетних материалов геоботанических описаний для геоинформационного анализа многолетней динамики в лесах (рис. 5).

Рисунок 5. Маслов А. А. выступает с пленарным докладом на IX Всероссийской (с международным участием) научной конференции «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии» 17.04.2025 г.

Особое внимание в докладе было уделено методическим проблемам геопривязки точек геоботанических описаний из архивных материалов. На примере Московской обл., где за период 1980–1991 гг. было сделано более 200 лесоводственно-геоботанических описаний заповедных лесных участков. Ошибка привязки зависит от размера таксационного выдела и составляет в среднем около 30 м. На примере нескольких пробных площадок показано, что смещение в 30-50 м при повторных геоботанических описаниях не должно существенно влиять на анализ динамики изменения растительности.

Секционные доклады. Секционные доклады конференции были сгруппированы в несколько близких по тематике блоков и охватывали следующие направления:

• методы комплексной обработки данных дистанционного зондирования Земли различного пространственного, спектрального и временного разрешения для изучения лесов;
• дистанционные методы оценки ресурсного потенциала лесов, нарушений в результате пожаров, рубки леса и вспышек массового размножения насекомых;
• развитие методов аэросъемки с БПЛА, воздушного и наземного лазерного сканирования для мониторинга лесов на локальном уровне и таксации лесных насаждений;
• применение нейронных сетей для автоматического распознавания отдельных деревьев и объектов лесной инфраструктуры на снимках;
• картографирование и дистанционная оценка масштабов зарастаний заброшенных сельскохозяйственных земель;
• геоинформационные технологии для оценки динамики лесов и пространственного анализа данных государственной инвентаризации лесов (ГИЛ);
• Web-технологии и геосервисы для сбора и анализа информации о лесах и лесной инфраструктуре по наземным и спутниковым данным.

В первый день конференции в секционных докладах освещались особенности лесотакционного дешифрирования, картографирования лесного покрова и классификации земель по спутниковым данным, возможности использования вегетационных индексов и биофизических параметров, рассчитанных по данным космической съемки. Так, и.о. директор ФБУ ВНИИЛМ В. М. Сидоренков в своем докладе сделал акцент на методических аспектах технологии дешифрирования горных лесов на примере горных районов Южной Сибири. Для создания карты границы леса использовались данные с российского спутника Метеор-М, а обобщение предыдущих исследований и анализ результатов экспериментальных работ позволили создать математические модели роста леса с учётом особенностей рельефа (Сидоренков и др., 2025). Сотрудники ЦЭПЛ РАН ознакомили слушателей с результатами работ лаборатории мониторинга лесных экосистем по картографированию наземных экосистем и древесных пород, геопространственному моделированию биометрических характеристик лесов на основе спутниковых данных высокого и сверхвысокого пространственного разрешения (Белова и др., 2025; Сочилова и др., 2025; Князева и др., 2025). Была представлена методика определения запасов сырорастущей древесины для разных пород деревьев методом восстановления регрессионных зависимостей между спектральными яркостями на зимних изображениях Landsat-8 и таксационными характеристиками по данным лесоустройства на примере лесов Костромской области. Коэффициент детерминации немного больше для лиственных пород, чем для хвойных, но, в целом, превышает 0.8 (Сочилова и др., 2025). Большой интерес вызвали доклады, посвященные использованию ДДЗ для оценки эстетических характеристик ландшафтов заповедников и выделения экологических каркасов курортных городов Кавказских Минеральных Вод.

Во второй день конференции (16 апреля 2025 г.) утренние секционные выступления были посвящены лесопатологическому мониторингу с помощью ДДЗ. Ученые из Красноярска и Санкт-Петербурга познакомили слушателей с дистанционными возможностями выявления очагов вспышек хвоегрызущих насекомых и ранних стадий повреждения в лесах Сибири и Русской равнины. Для оценки повреждений использовались вегетационные индексы NDVI и SWVI, рассчитанные по данным MODIS и Sentinel-2B (Алексеев, Черниховский, 2025; Ковалев, Суховольский, 2025). Основной блок докладов второго дня конференции включал результаты применения данных оптических аэрофотоснимков с беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), воздушного и наземного лазерного сканирования для оценки характеристик лесов. Доклады, иллюстрирующие применение аэрофотосъемки, освещали возможности автоматического распознавания на снимках крон древостоев при помощи нейросетей (Никитина, 2025) и геоинформационного анализа проекций крон деревьев по площади и форме (Браславская и др., 2025). Также было показано выявление разной степени нарушений почвенного покрова на сплошных вырубках (Ильинцев, Черкасов, 2025). 

Представители бизнес-сообщества сделали доклады о проблемах и перспективах дистанционной таксации леса и создания цифровых моделей рельефа с помощью воздушного лазерного сканирования. Сотрудниками ООО «Открытый лес» (Архангельская обл.) было разработано программное обеспечение «Арборитм» для автоматической обработки данных воздушного лазерного сканирования и получения таксационных показателей. Особенно стоит отметить классификатор породы на основе проекций деревьев. Результаты экспериментальных работ были продемонстрированы на примере тестовых полигонов, входящих в сеть мониторинга климатически активных веществ России (РИТМ углерода). Генеральный директор ООО «ГеосАэро» (Пенза) З. А. Савенков в своем докладе обосновал предпочтительный выбор осеннего сезона для съемки при помощи лазерных приборов в целях создания цифровой модели рельефа и выявления валежа. Сотрудники ЦЭПЛ РАН представили доклады с оценкой эффективности, как отдельных видов дистанционного зондирования, так и интегральных возможностей данных аэрофотосъёмки, воздушного лазерного сканирования, радарной и мультиспектральной спутниковой съемки на примере тестовых полигонов сети мониторинга в рамках программы РИТМ углерода  (Гаврилюк, 2025; Ершов и др., 2025; Тихонов и др., 2025). Первые результаты экспериментальных работ по определению пород деревьев, высоты, диаметра и объема стволов, запаса стволовой древесины и углерода подтверждают информативность комплексного анализа данных и необходимость апробации методики для разных лесорастительных условий. Интересные доклады по применению мобильного наземного лазера для получения координат деревьев и измерения диаметров представили специалисты из С-Петербурга и Москвы. Наиболее эффективно использование наземного лазера в загущенных молодых насаждениях и подросте, а разработанное собственное программно-алгоритмическое обеспечение позволяет увеличить точность детектирования стволов по сравнению с модулем на открытом программном коде CloudCompare (Мателенок, Семенов, 2025). Особо необходимо отметить выступление представителя ВНИИЛМ Н. В. Малышевой с большим докладом об оценке биологической продуктивности по данным ГИЛ на основе геостатического метода (рис. 6). В картографической форме были представлены результаты пространственного моделирования методом кригинга показателей биологической продуктивности, рассчитанных по разным наборам исходных данных на примере Республики Карелии. Сопоставление пространственных моделей фактического и расчетного по таблицам хода роста показателей позволило продемонстрировать снижение текущего прироста и потенциала продуктивности лесов в результате заготовки древесины и неблагоприятных воздействий природного характера (Малышева и др., 2025).

Рисунок 6. Малышева Н. В. выступает с секционным докладом на IX Всероссийской (с международным участием) научной конференции «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии» 16.04.2025 г.

В заключительный день конференции в утренней сессии были представлены доклады, посвященные анализу изменений лесных экосистем под воздействием антропогенной нагрузки, динамике породного состава лесов и лесопокрытых территорий на региональном и локальном уровне. Например, сотрудники Института биологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН привели оценку многолетних изменений годового стока водосборного бассейна р. Мезень под воздействием сплошных промышленных рубок, которые детектировались по ДДЗ. С момента начала активной лесозаготовительной деятельности на территории водосбора с 1980-х г. и до 2005 г. среднее значение пятилетней дисперсии годового стока выросло в два раза по сравнению с периодом 1960–1979 г. (Боровлев и др., 2025). Подробный доклад сделал представитель Карельского НЦ РАН В. В. Тарасенко о динамике растительности на островах национального парка (НП) «Ладожские шхеры». Были построены пространственные модели растительного покрова по временным рядам спутниковых данных Landsat-5 и Sentinel-2 за период 1987–2024 г. и выявлена по индексу гари динамика хвойных насаждений в результате пожаров антропогенного происхождения. Все результаты включены в специально разработанную геоинформационную систему для использования в природоохранной деятельности администрации НП (Тарасенко, Раевский, 2025). Тихонова Е. В. представила работу большого коллектива ученых по анализу динамики породного состава лесов в НП «Нижегородское Поволжье» за период 1985–2024 гг. В исследовании был задействован комплекс дистанционных съемок разного пространственного разрешения: разносезонная аэрофотосъемка с БПЛА, космический снимок сверх высокого пространственного разрешения Jilin, временные композиты Landsat. Дистанционные данные позволили выявить замещение пихто-ельников липовых лесами с преобладанием липы с елью (Тихонова и др., 2025).

Большое внимание участников конференции привлекли секционные доклады о разработке ГИС-инструментов и автоматизации сбора/обработки данных для мониторинга лесов, оценки лесной инфраструктуры, создания и применения геосервисов и возможностей облачных платформ. В докладе Д. В. Макурина представлен опыт дистанционного мониторинга лесов Пермского края средствами информационной системы с использование искусственного интеллекта для распознавания незаконных рубок и повреждений лесов от болезней и насекомых. Использованы разновременные и разносезонные композиты Sentinel и Landsat, данные российских спутников оказались мало пригодны для мониторинга вследствие небольшого покрытия территории края и трудностей предварительной обработки. Выделяется блок докладов, посвященных вопросу распознавания объектов лесной инфраструктуры и оценки транспортной доступности лесных участков. Процессы автоматизации анализа дистанционных и наземных данных в этих темах приобретают первостепенное значение. Обзорный доклад о возможностях современных нейросетей сделала сотрудник ЦЭПЛ РАН Е. С. Подольская. Наиболее широко применяемыми архитектурами, среди находящихся в открытом доступе нейросетей, для распознавания на снимках дорожной сети являются UNet и ResNet (Подольская, Кокуркин, 2024). Современная версия YOLOe (нейросетевая архитектура, специализирующаяся на обнаружении и распознавании объектов в реальном времени) учитывает геопространственную привязку данных и обладает повышенной устойчивостью к различным условиям съемки и атмосферным явлениям, что делает ее оптимальным вариантом выбора для анализа лесных территорий.  Начиная с 2025 г. в магистратуре по пространственным данным и прикладной геоаналитике Факультета географии и геоинформационных технологий НИУ ВШЭ ведется курс лекций и семинарских занятий «Машинное обучение в пространственных задачах» с использованием нейросетей (Подольская, Шайахметов, 2025).

Наши коллеги из Республики Беларусь ознакомили слушателей с первыми результатами работы национального специализированного информационного ресурса – геосервиса «Состояние лесов» (Пушкин и др., 2025). В качестве исходных данных используются данные космической съемки Sentinel и Landsat, а также специализированные картографические слои и атрибутивные базы данных, формируемые при проведении базового лесоустройства. Геосервис обеспечивает дистанционное детектирование и определение площадей повреждений лесов (массовые усыхания; ветровальные и буреломные повреждения; повреждения лесными пожарами), прогноз пожарной опасности лесных территорий, оценку устойчивости лесных насаждений. В настоящее время внедрение геосервиса «Состояние лесов» ограничивается территорией Минской области (20 лесхозов).

Живой интерес вызвал заключительный доклад конференции сотрудника Филиала ФБУ ВНИИЛМ «Центр лесной пирологии» из Красноярска Р. В. Котельникова о примерах использования  облачной платформы Yandex Cloud от компании Яндекс для картографической визуализации и анализа пожароопасных сезонов в лесах по субъектам РФ, плотности населения вблизи лесов, динамики лесопожарного зонирования и др. информации о лесных пожарах. Сервис можно использовать для автоматического сбора периодически обновляющихся данных от внешних организаций, например для обновления краткосрочного прогноза вероятности возникновения лесных пожаров. В качестве одного из интересных примеров можно отметить реализацию на данной платформе голосового навыка «Лесная пирология» для голосового ассистента «Алисы», когда в диалоговом режиме можно получить голосовую информацию об основных лесопирологических особенностях лесных районов (Котельников, 2025).

В целом, по итогам докладов конференции можно отметить некоторые тенденции в научных исследованиях.

• Очень небольшое использование данных с российских спутников (всего 2-3 доклада, где применяли эти данные). С большой вероятностью это связано с недостаточной обеспеченностью российской группировки спутников необходимой аппаратурой с широким диапазоном съемки.
• Крайне мало докладов с применением в научных исследованиях лесов спутниковых данных сверх высокого пространственного разрешения (Князева и др., 2025, Тихонова и др., 2025). Возможно, эта тенденция объясняется трудностями получения данных с зарубежных коммерческих спутников, а также большим вниманием к данным аэросъемки с БПЛА, которые заменили высокодетальные космические снимки на локальном уровне.
• Быстрый прогресс в разработке и использовании искусственного интеллекта для задач распознавания по дистанционным данным крон деревьев, рубок, объектов лесной инфраструктуры, повреждения насаждений и др. Есть продвижение в интеграции российских научных работ в образовательную деятельность, развитие учебных курсов по геоискусственному интеллекту.
• Широкое использование программных продуктов открытого доступа и облачных платформ для различных задач мониторинга, сбора и анализа данных о лесах.

Необходимо также отметить, что в отличие от конференций прошлых лет, на IX конференции не были представлены доклады, посвященные развитию в профильных вузах лесного образования с применением ДДЗ и ГИС-технологий.

В результате обсуждения докладов в ходе конференции от участников поступили следующие предложения:  1) развивать ИСДМ-Рослесхоз в части создания подсистемы мониторинга вспышек массового размножения насекомых в лесах России (А. С. Алексеев, СПбГЛТУ); 2) разрабатывать методы для ежегодной оценки площадей заросших лесом сельскохозяйственных земель России по спутниковым данным (А. Ю. Ярошенко, Ассоциация «Охрана природы»); 3) рекомендовать заинтересованным исследователям и разработчикам систем объединять усилия в части разработки единых подходов к тестированию и сравнению аэрокосмических методов оценки таксационных характеристик лесов с данными наземных наблюдений на тестовых лесных участках в разных лесорастительных условиях; 4) размещать научные рекомендации по результатам исследований для открытого доступа специалистам лесного хозяйства и экологии, а также  региональным структурам госуправления в целях поддержки  принятия управленческих решений (А. С. Плотникова, ЦЭПЛ РАН); 5) провести очередную X Всероссийскую научную конференцию «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии» в апреле 2028 г. в г. Москве.

По результатам конференции был подготовлен сборник тезисов докладов в электронном виде и размещен на сайте научной электронной библиотеки Elibrary (https://www.elibrary.ru/item.asp?id=82341845) с регистрацией в базе данных РИНЦ (Российский индекс научного цитирования). ‑ЗХ

Конференция проводилась в смешанном очно-дистанционном формате. Вся информация о Девятой Всероссийской научной конференции (программа, сборник материалов, видеотрансляции пленарных и секционных заседаний, презентации докладов) доступна по ссылке https://cepl.rssi.ru/confs/ASGIS2025/.

IX Всероссийская (с международным участием) научная конференция «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии» проведена в соответствии с государственным заданием по теме «Биоразнообразие и экосистемные функции лесов» (Регистрационный номер НИОКТР 124013000750-1).

Рисунок 7. Сотрудники ЦЭПЛ РАН – организаторы IX Всероссийской (с международным участием) научной конференции «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии», прошедшей с 15 по 17 апреля 2025  г. в Москве

Организационный комитет выражает большую благодарность администрациям и сотрудникам ЦЭПЛ РАН им. А. С. Исаева и ИКИ РАН за всестороннюю поддержку в организации и проведении конференции (рис. 7).

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Работа выполнена в рамках государственного задания ЦЭПЛ РАН по теме «Биоразнообразие и экосистемные функции лесов» (Регистрационный номер НИОКТР 124013000750-1).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Алексеев А. С., Черниховский Д. М. Выявление ранних стадий повреждения еловых древостоев короедом типографом на основе совмещения данных наземных пробных площадей и материалов ДЗЗ // IX Всероссийская (с международным участием) научная конференция «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии»: сб. ст. 2025. С. 11–12.

Белова Е. И., Князева С. В., Королева Н. В., Ершов Д. В. Технология регионального картографирования наземных экосистем и древесных пород по разносезонным спутниковым изображениям Landsat // IX Всероссийская (с международным участием) научная конференция «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии»: сб. ст. 2025. С. 14–16.

Боровлёв А. Ю., Мыльникова Т. А., Елсаков В. В. Изменения объемов годового стока под влияем промышленных рубок леса на примере водосборного бассейна р. Мезень (Удорский район Республики Коми) // IX Всероссийская (с международным участием) научная конференция «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии»: сб. ст. 2025. С. 18–20.

Браславская Т. Ю., Никитина А. Д., Князева С. В. Оценка состояния древостоев с использованием данных съёмки БПЛА на основе распределения проекций крон деревьев по площади и форме // IX Всероссийская (с международным участием) научная конференция «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии»: сб. ст. 2025. С. 20–22.

Гаврилюк Е. А. Сравнительный анализ эффективности геопространственного моделирования запасов стволовой древесины и углерода древостоев на основе спутниковых данных и результатов воздушного лазерного сканирования // IX Всероссийская (с международным участием) научная конференция «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии»: сб. ст. 2025. С. 23–25.

Дудов С. В., Дзизюрова В. Д., Рябенко О. И., Грищенко М. Ю., Корзников К. А. Темнохвойные леса Дальнего Востока России: новые карты и причины потерь в  XXI веке // IX Всероссийская (с международным участием) научная конференция «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии»: сб. ст. 2025. С. 35–36.

Ершов Д. В., Гаврилюк Е. А., Тихонов Д. Н., Никитина А. Д., Белова Е. И. Методика определения таксационных характеристик верхнего яруса древостоя на основе обработки данных аэрофотосъемки и воздушного лазерного сканирования на примере модельной территории заповедника «Кивач» // IX Всероссийская (с международным участием) научная конференция «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии»: сб. ст. 2025. С. 36–39.

Ершов Д. В., Сочилова Е. Н., Ковганко К. А. Развитие технологии геопространственной оценки прямых эмиссий углерода от лесных пожаров России по спутниковым продуктам // IX Всероссийская (с международным участием) научная конференция «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии»: сб. ст. 2025. С. 39–40.

Ильинцев А. С., Черкасов Н. С. Анализ нарушений почвенного покрова на сплошных вырубках с помощью беспилотного летательного аппарата // IX Всероссийская (с международным участием) научная конференция «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии»: сб. ст. 2025. С. 43–45.

Князева С. В., Никитина А. Д., Белова Е. И. Оценка характеристик лесов по высокодетальным данным российского спутника Ресурс-П1 // IX Всероссийская (с международным участием) научная конференция «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии»: сб. ст. 2025. С. 49–51.

Ковалев А. В., Суховольский В. Г. Выявление очагов вспышек хвоегрызущих насекомых Сибири по данным ДЗЗ // IX Всероссийская (с международным участием) научная конференция «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии»: сб. ст. 2025. С. 51–52.

Котельников Р. В. Использование сервисов Yandex Cloud для интерактивной обработки и визуализации лесопожарной информации // IX Всероссийская (с международным участием) научная конференция «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии»: сб. ст. 2025. С. 54–56.

Макурин Д. В., Полевщикова Ю. А., Шевелев Д. А., Иванина Л. А. Опыт дистанционного мониторинга лесов Пермского края средствами региональной государственной информационной системы «Умный лес» // IX Всероссийская (с международным участием) научная конференция «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии»: сб. ст. 2025. С. 61–62.

Малышева Н. В., Золина Т. А., Филипчук А. Н., Сильнягина Г. В. Геостатистический метод оценки показателей биологической продуктивности по данным государственной инвентаризации лесов // IX Всероссийская (с международным участием) научная конференция «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии»: сб. ст. 2025. С. 63–64.

Мателенок И. В., Семенов Д. А. Возможности автоматизированной оценки положения стволов молодых деревьев по данным наземного лазерного сканирования // IX Всероссийская (с международным участием) научная конференция «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии»: сб. ст. 2025. С. 64–66.

Никитина А. Д. Переход от визуального дешифрирования к Mask R-CNN: оценка согласованности в определении характеристик сосновых лесов // IX Всероссийская (с международным участием) научная конференция «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии»: сб. ст. 2025. С. 70–71.

Подольская Е. С., Кокуркин А. Д. Результаты тестирования архитектур нейросетей для распознавания дорог // Региональные проблемы дистанционного зондирования Земли: материалы XI Международной научной конференции. Красноярск, 10–13 сентября 2024 г. / Сиб. федер. ун-т, Ин-т космич. и информ. технологий; отв. ред. Р. В. Брежнев. Красноярск: СФУ, 2024. C. 323–326.

Подольская Е. С., Шайахметов А. Р. Современные нейросети для распознавания объектов инфраструктуры лесного хозяйства // IX Всероссийская (с международным участием) научная конференция «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии»: сб. ст. 2025. С. 78–80.

Пушкин А. А., Коцан В. В., Ильючик М. А. Геосервис оценки состояния хвойных лесных насаждений и прогноза пожарной опасности земель лесного фонда на основе данных космической съемки // IX Всероссийская (с международным участием) научная конференция «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии»: сб. ст. 2025. С. 81–83.

Сидоренков В. М., Капиталинин Д. Ю., Ачиколова Ю. С., Астапов Д. О., Рябцев О. В. Особенности лесотаксационного дешифрирования горных лесов // IX Всероссийская (с международным участием) научная конференция «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии»: сб. ст. 2025. С. 84–86.

Сочилова Е. Н., Ершов Д. В., Королева Н. В. Метод и результаты геопространственного моделирования запасов стволовой древесины на основе комбинации наземных данных и спутниковых продуктов высокого пространственного разрешения на примере лесов Костромской области // IX Всероссийская (с международным участием) научная конференция «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии»: сб. ст. 2025. С. 90–91.

Суховольский В. Г., Ковалев А. В. Формирование очагов вспышек лесных насекомых: вид сверху // IX Всероссийская (с международным участием) научная конференция «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии»: сб. ст. 2025. С. 93–94.

Тарасенко В. В., Раевский Б. В. Исследование современного состояния и динамики растительного покрова архипелага Тулолансари (национальный парк «Ладожские шхеры») // IX Всероссийская (с международным участием) научная конференция «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии»: сб. ст. 2025. С. 95–96.

Тихонов Д. Н., Белова Е. И., Ершов Д. В. Оценка запасов углерода в древостое зарастающих сельскохозяйственных полей на основе данных беспилотной аэрофотосъемки, воздушного лазерного сканирования и оптических спутниковых снимков на примере Череповецкого района Вологодской области // IX Всероссийская (с международным участием) научная конференция «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии»: сб. ст. 2025. С. 96–98.

Тихонова Е. В., Горнов А. В., Ершов Д. В., Белова Е. И., Тихонов Д. Н., Гаврилюк Е. А., Никитина А. Д., Наумкин А. А., Титовец А. В., Кольцов Д. Б. Динамика породного состава лесов Килемарского участка национального парка «Нижегородское Поволжье» по данным наземных исследований и ДЗЗ // IX Всероссийская (с международным участием) научная конференция «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии»: сб. ст. 2025. С. 98–100.

Рецензент: к.б.н. Куприн А. В.

]]> https://jfsi.ru/anniversary_fedorchuk/ Wed, 14 Jan 2026 19:26:38 +0000 https://jfsi.ru/?p=7973

15 января 2026 года исполняется 90 лет Виктору Николаевичу Федорчуку, кандидату биологических наук, замечательному русскому лесоводу и геоботанику, занимающемуся всю свою жизнь исследованиями лесов средней и южной тайги Европейской России. Им опубликовано около двухсот научных работ, посвященных классификации лесов Северо-Запада России, включая две основательных монографии по классификации и характеристике лесных экосистем, включая заповедные участки тайги в этой части страны (Федорчук и др., 2005[1], 2012[2]). Виктор Николаевич, пожалуй, единственный геоботаник, успешно работающий всю свою жизнь строго по методике Л. Г. Раменского. Совместно с С. А. Дыренковым он принимал активное участие в организации национального парка (ранее ООПТ) «Вепсский лес» с обширной территорией нетронутой средней тайги и абсолютно-разновозрастными лесами на востоке Ленинградской области. Здесь уже более полувека ведутся исследования, результаты которых публиковались и докладывались на научных конференциях.

Отличительными чертами Виктора Николаевича являются доброжелательность, трудолюбие и скромность. Его уникальная деликатность в сочетании с достоинством вызывают уважение. Его огромное трудолюбие, тщательная проработка больших массивов первичных материалов также всегда вызывали у его коллег чувство глубокого уважения, иногда на грани изумления.

Интенсивная научная деятельность Виктора Николаевича всегда сочеталась у него с поэтическим творчеством. Говоря высоким слогом, он певец русского леса. И не только, его стихи о жизни и войне трогают до глубины души. Им опубликовано около двух десятков сборников стихов в различных издательствах Ленинграда / Санкт-Петербурга. Он блокадник (в статусе ветерана Великой отечественной войны), ребенок, выживший в блокадном городе в то тяжелое время.

Пожелаем же Виктору Николаевичу здоровья, душевного комфорта и продолжения жизни в творчестве!

 [1] Федорчук В. Н., Нешатаев В. Ю., Кузнецова М. Л. Лесные экосистемы северо-западных районов России. Типология, динамика, хозяйственные особенности / Отв. ред. О. Г. Чертов. СПб: Санкт-Петербургский НИИ лесн. хоз-ва. 2005. 381 с.

[2] Федорчук В. Н. Шорохов А. А., Шорохова Е. В., Кузнецова М. Л., Тетюхин С. В. Массивы коренных еловых лесов: структура, динамика, устойчивость – Pristine spruce dominated forest landscapes: structure, dynamics, stability / Отв. ред. В. Н. Федорчук. Мин. природных ресурсов и экологии, Федеральное агентство лесного хоз-ва, Федеральное бюджетное учреждение «Санкт-Петербургский НИИ лесного хоз-ва». Санкт-Петербург: Изд-во Политехнического ун-та. 2012. 135 с.

Чертов О.Г.  –  д.б.н., главный научный сотрудник Центра по проблемам экологии и продуктивности лесов им. А.С. Исаева РАН

Е-mail: ochertov@rambler.ru

© 2025                                    В. И. Кравцова, М. В. Зимин, Е. Р. Чалова

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, географический факультет, Россия, 119199, Москва, Ленинские горы, д.1, МГУ, Географический факультет

E-mail: valentinamsu@yandex.ru

Поступила в редакцию: 02.06.2025

После рецензирования: 08.11.2025

Принята к печати: 04.12.2025

Разработка нефтяных месторождений в лесных районах оказывает сильное воздействие на леса. Обустройство месторождений связано с расчисткой территории под площадки нефтедобычи, создание сооружений по первичной обработке нефти, нефтепроводов для ее транспортировки. Развитие нефтедобычи на уже обустроенном месторождении связано с потерями нефти при авариях на пунктах добычи и нефтепроводах и деградацией растительности на участках нефтяных разливов. Оба аспекта — сокращение площадей лесов и деградация растительности в районах нефтедобычи – определяют актуальность их исследований по космическим снимкам. Работа выполнена на примере участка Самотлорского месторождения в Западной Сибири. Материал для исследований – современные космические снимки со спутника WorldView-3 2019 г. и 2022 г., обзорно-топографическая карта 1980 г. Методы исследований – определение площадей лесов по карте 1980 г. и снимкам 2019 г.; дешифрирование нефтяных разливов по космическим снимкам; получение графиков спектральной яркости для участков с разными типами деградированной растительности в пределах разливов и для аналогичных типов растительности вне разливов, в естественных условиях, по снимкам, полученным в год разлива и через три года. В результате выявлено трехкратное сокращение площади лесов исследуемого участка с 1980 г. Полученные по снимкам WorldView-3 кривые спектральной яркости деградированной растительности по сравнению с естественной  характеризуются снижением NIR1-максимума до 60% у кустарниковой и до 80% у лесной растительности. Повторная съемка через три года показала уменьшение этих различий, фиксируя частичное естественное восстановление растительности.

Ключевые слова: техногенное воздействие, нефтяные разливы, деградация лесов, естественное восстановление растительности, космические снимки, спектральная яркость, дешифрирование

Разработка нефтяных месторождений, добыча и транспортировка нефти в районах таежной зоны сопровождаются сильнейшим воздействием на леса. Обустройство площадок нефтедобычи, сооружений по первичной обработке углеводородосодержащих продуктов, создание нефтепроводов предусматривают освобождение территории и связаны с прямым уничтожением лесной растительности. Дальнейшая транспортировка продуктов по нефтепроводам сопровождается потерями нефти, ее разливами при авариях, составляющими, по данным экологов России, около 1% добытой нефти, а нефтезагрязнение почв вызывает деградацию естественной растительности. Таким образом, леса первоначально страдают при обустройстве месторождений, когда их площади резко сокращаются, а затем в процессе разработки оставшиеся участки лесов подвергаются воздействию разливов нефти.

В нашем исследовании на примере Самотлорского месторождения в Западной Сибири – одного из крупнейших в мире и разрабатываемого с 1960-х годов – выявляются оба эти аспекта воздействия нефтедобычи на леса. Долговременные изменения, сокращение площади лесов фиксируются при сравнении топографических карт, создававшихся в 1930-1960-х годах, с современными космическими снимками, фиксирующими их площади в настоящее время. Второй аспект – влияние нефтяных разливов на лесную растительность – исследуется по космическим снимкам, на которых отображаются нефтяные разливы, причем используются снимки, полученные как в годы, когда происходили утечки нефти, так и в последующие годы, что позволяет прослеживать изменения в состоянии растительности после разливов.

Изучение воздействия нефтедобычи на состояние лесов привлекает широкий круг исследователей. Сложная задача изучения преобразования ландшафтов, их динамики под сильнейшим антропогенным воздействием безусловно требует тщательных и продолжительных наземных исследований и экспериментов на пробных площадях. Они широко проводятся западносибирскими исследователями и отражены в статьях и научных монографиях о воздействии добычи нефти на экосистемы Западной Сибири (Московченко, 1998; Чижов, 1998; Москаленко, 2006; Соромотин, 2010). Однако пространственной картины изменения ландшафтов региона с выходом на картографирование их динамики в этих работах не давалось. В 1970-1990-х гг. в нашей стране была выполнена космическая фотосъемка со спутников «Ресурс-Ф» и разработана Программа Комплексной Картографической Инвентаризации Природных Ресурсов (ККИПР) в Госцентре «Природа», после чего О. И. Котова составила обзорную карту изменений природной среды в районе озера Самотлор в связи с нефтедобычей (Космические…, 1998). Карта отражает различные виды воздействия на природу при нефтедобыче, но не отвечает на вопросы, как преобразуются лесоболотные ландшафты в условиях техногенного пресса, насколько сокращаются лесопокрытые площади и как изменяются оставшиеся участки лесов. Другое исследование районов нефтеразработок по космическим снимкам выполнено в 2007-2009 гг. в совместном проекте компании «Совзонд» и Научно-аналитического центра рационального природопользования им. В. И. Шпильмана Ханты-Мансийского автономного округа – Югры. По космическим снимкам ALOS-AVNIR-2 была создана цветная мозаика снимков с разрешением 10 м на всю территорию ХМАО и предложена технология обработки и анализа мультиспектральных данных ДЗЗ для автоматизированного выявления и картографирования нефтезагрязненных и нарушенных земель. Однако реальные результаты обработки снимков приводятся в публикации лишь для единичных частных примеров (Абросимов и др., 2009). Таким образом, и в этом случае задача картографирования долговременных изменений экосистем в условиях нефтедобычи оставалась невыполненной, актуальность такого исследования сохраняется.

В связи с этим в нашей работе поставлена задача: на примере одного из районов Самотлорского месторождения определить и закартографировать изменения в распространении лесов на участке нефтеразработок со времени начала нефтедобычи, когда площади лесов были зафиксированы топографическими картами.

Второй аспект – влияние происходящих при нефтедобыче разливов нефти на лесную растительность – исследуется по космическим снимкам, позволяющим проследить изменения растительности за время, прошедшее после разлива. Для такого исследования разлив вначале еще должен быть обнаружен на снимке (отдешифрирован). Вопросы дешифрирования нефтяных разливов в наше время решаются с привлечением гиперспектральных снимков (Кравцова, Зимин, 2023). Для выявления изменений в ландшафте после разлива исследователь обращается к снимкам за последующие годы, не ограничиваясь визуальными признаками состояния растительности, а прибегая к спектральным признакам, также фиксируемым космическими снимками. Такие исследования, как и изучение долговременных изменений распространения лесов, также опираются на наземное изучение влияния нефтяного загрязнения на таежные фитоценозы (Казанцева, 1994). На основе наземных исследований в Нефтеюганском районе делаются попытки обосновать индекс устойчивости биотопов к нефтяному загрязнению (Пижанков и др., 2024).

Проблема нефтяного загрязнения суши широко исследуется и за рубежом, причем стресс растительности служит его индикатором (Arellano et al., 2015). Космические исследования нефтяного загрязнения проводятся в тропических районах (Achard et al., 2018), бассейне Амазонки (Arellano et al., 2015), дельте Нигера (Ozigis et al., 2018). Дистанционные наблюдения сопровождаются лабораторными исследованиями влияния типа загрязнителей, времени воздействия (Lassalle et al., 2019). В ранних лабораторных спектроскопических исследованиях были обнружены пики поглощения гидрокарбонатов в SWIR-диапазоне (Cloutis, 1989), позже предложен гидрокарбонатный индекс HI (Horig et al., 2001;  Kühn et al., 2004). Это обусловило внимание к снимкам, использующим SWIR-диапазон, высокодетальным и суперспектральным. К ним относятся и снимки со спутника WorldView-3, которые удалось использовать в нашей работе.

В настоящей статье представлены примеры применения именно таких современных гиперспектральных космических снимков для решения обозначенных выше задач обеих типов – выявления долговременных изменений распространения лесов в районах нефтедобычи и оценки изменений состояния лесной растительности под влиянием нефтяного загрязнения в ближайшие годы, прошедшие после разлива. Исследование выполнено на примере одного из участков Самотлорского месторождения.

РАЙОН ИССЛЕДОВАНИЯ

Самотлорское месторождение в Нижневартовском районе Ханты-Мансийского автономного округа, являющееся одним из крупнейших в мире по запасам нефти, расположено в северной части Западно-Сибирской низменности на правобережье широтного отрезка долины р. Оби (рис. 1). Для этой территории характерны среднетаежные ландшафты низменных озерно-аллювиальных равнин с широким развитием верховых сфагновых и низинных мохово-травяных болот.

Рисунок 1. Юго-восточная часть Самотлорского месторождения на снимке со спутника Landsat. Прямоугольными границами выделен изучаемый участок. Цифрами I-V обозначено положение крупных нефтяных разливов, анализируемых в статье

На месторождении, открытом в 1965 г., уже в 1969 г. началась добыча нефти, которая ведется на протяжении 55 лет, и в течение этого периода природные экосистемы региона подвергаются сильнейшему антропогенному прессу. Наиболее заметные изменения в природный фон вносит строительный этап обустройства промыслов, включающий сооружение буровых площадок, площадок предприятий по подготовке и переработке нефти, строительство автодорог, трубопроводов, линий электропередач. На этапе добычи эксплуатация созданной инфраструктуры связана с аварийностью и нефтяными разливами в процессе добычи нефти на буровых скважинах и при ее транспортировке по нефтепроводам, при работе станций перекачки нефти, факелов сжигания попутных газов. Срок рентабельности скважин не превышает 20 лет, а уже к 2000 г. здесь было пробурено более 14 тысяч скважин, большая часть оборудования которых устарела, что обусловливает ежегодное увеличение роста аварий (Соромотин, 2010).  В течение 55-летнего срока эксплуатации месторождения темпы освоения территории и нефтедобычи были неравномерными, наиболее интенсивное развитие пришлось на 1980-е годы, для 1990-х характерно снижение добычи, сменившееся в 2000-х годах новым подъемом дальнейшего освоения месторождения и добычи нефти.

Границы исследуемого в работе участка размером 7.5 × 13.5 км определяются наличием снимков сверхвысокого пространственного и спектрального разрешения со спутника WorldView-3, послуживших основным материалом для оценки современного распространения лесов и состояния ландшафтов в районе нефтедобычи. Изучаемый участок находится в юго-восточной части Самотлорского месторождения – между юго-восточным берегом озера Самотлор на западе и меридиональным отрезком долины р. Вах перед ее впадением в р. Обь – на востоке. Это низменные озерно-аллювиальные и аллювиальные террасы с абсолютными высотами 50–55 м и превышениями над урезом р. Оби 20–27 м (Астапов и др., 2012). Толща горизонтально залегающих слоистых мелкозернистых песков и супесей (2–5 м) подстилается водоупорными ленточными глинами (Подкошникова, Сущеня, 1981). Наличие водоупорных горизонтов и многолетней мерзлоты при избыточном количестве осадков 600–700 мм приводят к сильной заболоченности местности. Район относится к подзоне средней тайги (Национальный…, 2007); смешанные темнохвойно-березовые леса, преобладающие породы в которых – сосна (Pinus sylvestris), кедр (Pinus sibirica), береза (Betula pubescens) (Овечкина, 2016), занимают лишь наиболее дренированные территории в восточной части района вдоль долины р. Вах. Большая часть района, окружающая озеро Самотлор, занята низинными и верховыми болотами. Для переходной зоны между болотами и лесами характерно сочетание островных участков лесов на микроповышениях рельефа на 0.5 м с ложбинами между ними, занятыми травянисто-кустарничковыми сообществами.

На всей территории развита густая сеть площадок кустовых нефтескважин, соединенных линиями дорог с тянущимися вдоль них трубопроводами, а также площадок предприятий по подготовке и первичной переработке нефти. Вдоль восточной границы участка проходит автотрасса Нижневартовск – Радужный, восточнее которой протягиваются магистральные нефтегазопроводы. Весь участок в разных направлениях пересекают коридоры трасс линий электропередач и систем трубопроводов.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В качестве основного материала, характеризующего природные ландшафты района в начальный период разработки месторождения, по истечении первого десятилетия добычи нефти, использована обзорно-топографическая карта масштаба 1:200 000 издания 1981 г., характеризующая состояние территории на 1980 г. (рис. 2). В ее основу положены материалы аэрофотосъемки, предназначенной для крупномасштабного топографического картографирования. Условными знаками предусмотрен показ границ лесных массивов (без указания породного состава). Для болот предусмотрены разные обозначения проходимых и непроходимых болот с указанием глубины последних, но без четкого разделения их контуров. Также без указания границ распространения дается по болотам знак редколесья. На карте показаны многочисленные элементы инфраструктуры, но в данном исследовании они использовались лишь для привязки природных объектов.

Рисунок 2. Фрагмент обзорно-топографической карты масштаба 1:200 000 на исследуемый район. Прямоугольными границами выделен изучаемый участок

В качестве основных материалов, характеризующих современное распространение и состояние лесов, как и состояние ландшафтов в целом, использованы снимки с запущенного в 2013 г. спутника WorldView-3, ведущего высокодетальную и мультиспектральную съемку: в панхроматическом канале с разрешением 31 см, в 8 каналах видимого и ближнего инфракрасного диапазона с разрешением 1.24 м и 8 каналах среднего инфракрасного диапазона (в англоязычной литературе – коротковолнового SWIR-диапазона) с разрешением 3.7 м (табл.).

Таблица. Спектральные диапазоны съемки спутника WorldView-3

Эти снимки привлекают внимание исследователей нефтяного загрязнения в связи с тем, что углеводороды, излившиеся при авариях, имеют спектральный отклик (полосы поглощения) в некоторых зонах SWIR-диапазона (Cloutis, 1989; Horig et al., 2001). В настоящем исследовании они обеспечили оценку современного состояния ландшафтов, подвергшихся нефтяным разливам.

Для прослеживания изменений растительности, происходящих в ближайшие годы после разлива, применяются материалы повторной съемки. В нашем случае удалось использовать снимки со спутника WorldView-3 на две даты: 01.07.2019 и 25.09.2022.

Снимок WorldView-3, полученный 1 июля 2019 г., показывает состояние растительности при ее максимальном сезонном развитии, а снимок 29 сентября 2022 г. – при осеннем увядании. Для суждения о влиянии нефтяного разлива на состояние растительности, необходимо при сравнении снимков учесть различия в фенологических условиях, что потребовало разработки дополнительных методических приемов.

Методика выявления долговременных изменений в распространении лесов очень проста и предусматривает составление двух карт (рис. 3), показывающих распространение лесов в 1980 г. (контуры лесов, выделенные по обзорно-топографической карте) и в 2019 г. (контуры лесов, отдешифрированных по снимку WorldView-3), с определением площадей лесов на обе даты.

Рисунок 3. Площади лесов на исследуемом участке Самотлорского месторождения в 1980 г. (по топографической карте масштаба 1:200 000) и 2019 г. (по снимку со спутника WorldView-3): 1– леса, 2 – травянисто-кустарниковые суходольные пустоши на месте уничтоженных лесов, 3 – верховые и низовые болота, 4 – участки предприятий по первичной переработке нефти, 5 – озера

Методика выявления изменений состояния растительности на участках нефтяных разливов в ближайшие годы после разлива значительно сложнее и предусматривает в первую очередь дешифрирование площади разлива. Предложенная нами методика основана на визуальном дешифрировании снимков WorldView-3 в специально подобранном варианте цветового синтеза SWIR1-NIR1-RedEdge с проверкой правильности выделения разливов по снимкам сверхвысокого разрешения, доступным в приложении GoogleEarth (Кравцова, Зимин, 2023). После определения территории разлива оценка состояния растительности в его пределах предусматривает построение по снимкам спектральных кривых деградированной растительности и их сопоставление с кривыми аналогичной естественной растительности вне зоны разлива. Для выявления изменений определенную сложность составляли неодинаковые сезонные условия развития растительности на повторных снимках с 3-летним интервалом, что потребовало дополнительного определения спектральных кривых естественной растительности на снимках за разные годы и повторного сравнения спектральных кривых естественной и деградированной растительности в порядке учета различий в сезонных условиях съемки. Таким образом была обеспечена своеобразная фенологическая коррекция.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Сокращение площади лесов

Первое, что бросается в глаза при сравнении карт на рис. 3, – значительное, более чем в три раза, сокращение площади лесов. Компактные лесные массивы, занимавшие в пределах исследуемого участка в 1980 г. площадь 63 км², теперь распространены вдоль долины р. Вах восточнее трассы Нижневартовск – Радужный. Западнее трассы леса сохранились в виде небольших островных участков общей площадью 20 км²  и по долинам двух притоков р. Вах в северной и южной частях района. На прежде залесенной территории сохранились лишь островные участки лесов площадью 1–5 га. На микроповышениях рельефа до 0.5 м сохранились преимущественно участки до 10 га, разделенные лишенными леса территориями с травянисто-кустарничковой и кустарниковой растительностью, приобретшими характер суходольных пустошей. Формирование таких пустошей обусловлено сведением лесов на участках нефтедобычи.

Изменился и характер оставшихся лесов. Пока еще сохранившиеся лесные  массивы сильно фрагментированы широкими (до 100 м) коридорами линий ЛЭП и систем трубопроводов, рассекающими их в  разных направлениях, значительными (порядка 1 км²) площадями нефтеперерабатывающих предприятий и многочисленными небольшими (1–2 га) площадками кустовых скважин, а также подходящими к ним дорогами с трубопроводами. Эти изменения в фрагментированности лесов, слабо отображаемой на топографической карте, на рис. 3 не показаны, но их следует иметь в виду.

Все отмеченные при сравнении карт изменения сопоставлялись с материалами наземных исследований и наблюдений на пробных площадях, выполнявшихся за эти годы западносибирскими учеными. В отношении увеличения фрагментированности специалисты указывают, что создание разветвленной сети различных коммуникаций приводит к массовому образованию новых опушек леса, недостаточно устойчивых к ветровому воздействию, что способствует увеличению ветровальности (Чижов, 1998).

Одна из причин исчезновения лесов – увеличение площадей вырубок для нужд предприятий нефтедобычи, сопровождающее развитие промышленной инфраструктуры месторождения. К тому же благодаря возможности использования дорожной сети, проложенной для нужд месторождения, активизируется деятельность лесохозяйственных предприятий (Скарятин, Тихомирова, 2012). Имеются и другие причины. Анализируя картину гибели лесов региона, исследователи приходят к выводу, что по глубине экологических изменений техногенное затопление и подтопление лесопокрытых площадей в местах перекрытия поверхностного стока насыпями автодорог и буровых площадок оказывается сильнее механического разрушения растительного покрова (Чижов, 1998).

Континентальность климата и значительное распространение сосняков определяют высокую естественную пожароопасность лесов района. По мере освоения территории под нефтегазодобычу увеличивается вероятность возникновения лесных пожаров (Скарятин, Тихомирова, 2012), что является одним из косвенных последствий воздействия антропогенных факторов. Катастрофическая ситуация сложилась в 1987–1991 гг., в период максимальной рубки лесов и добычи нефти, когда количество возгораний по сравнению с 1970-ми годами увеличилось в 3.5 раза и составляло 1–2.5 тыс. пожаров в год (Чижов, 1998).

Ко всем этим причинам сокращения площади лесов добавляется роль нефтяного загрязнения поверхности в связи с авариями и утечками на нефтепроводах. Древостой погибает полностью на участке разлива, если нефть сплошь покрывает почву и стоит большую часть года (Московченко, 1998). Замазученность выше 40% вызывает полную гибель хвойных пород, а свыше 45% – и лиственных. Наибольшую устойчивость к нефтяному загрязнению проявляет береза высотой более 0.5 м. Устойчивость растений травяно-кустарничкового яруса ниже, чем древесного, из-за неглубокого проникновения корневой системы. Но по мере деградации нефти происходит восстановление растительности. На аварийных разливах деградационные изменения древостоя обычно заканчиваются в течение 2–3 лет (Чижов, 1998). Аварии происходят в основном на внутрипромысловых нефтепроводах (плотность аварий на них в 150–200 раз выше, чем на магистральных), а на них преобладают небольшие разливы площадью менее 1 га. Поэтому. учитывая относительно малые площади повреждений и возможности самовосстановления, нефтяные разливы представляют собой лишь дополнительный фактор исчезновения лесов исследуемого района.

В какой мере сокращение площадей лесов сопровождалось изменением их породного состава? В смешанных темнохвойно-березовых лесах района основу составляют три породы – сосна, кедр, береза (Овечкина, 2016). Вырубаются в первую очередь хвойные насаждения. Наибольшую устойчивость к нефтяному загрязнению, как и к другим видам воздействия, проявляет береза (Чижов, 1998). По этим причинам в оставшихся островных участках лесов преобладает береза, а хвойные породы характерны для сохранившихся в восточной части района лесных массивов. На расчленяющих эти массивы трассах линейных сооружений в восстановлении растительного покрова в первые годы после его нарушений преобладают травы и мхи, позднее заметное участие в нем принимают кустарнички и кустарники, подрост деревьев. Однако прежняя роль лишайников в этих сообществах за исследованный томскими специалистами 33-летний период не восстановилась (Москаленко, 2006).

Состояние лесов на участках разливов нефти

Деградация растительности при разливах. Второе направление наших исследований по космическим снимкам – изучение состояния лесов, деградировавших при нефтяных разливах. Эти исследования опираются на анализ спектральных характеристик растительности, зафиксированных космическими съемочными системами. В нашей работе используются гиперспектральные космические снимки со спутника WorldView-3, на которых при использовании варианта цветового синтеза SWIR1-NIR1-RedEdge удается визуально дешифрировать нефтяные разливы по предложенной нами методике (Кравцова, Зимин, 2023).

Для обоснования в перспективе методики автоматизированного дешифрирования нефтяных разливов по гиперспектральным космическим снимкам используются спектральные характеристики – графики (кривые) спектральной яркости (либо спектральной отражательной способности) объектов, находящихся на участках нефтяных разливов и вне этих участков. На рис. 4 представлены кривые спектральной яркости для различных видов объектов на территории месторождения, полученные по снимкам WorldView-3 с использованием всего набора спектральных зон.

Рисунок 4. Кривые спектральной яркости объектов месторождения

Методология исследования предусматривает сравнение характеристик спектральной яркости участков с идентичной растительностью, находящихся вне разлива (естественное состояние) и в пределах разлива, с подразделением последних по степени нефтяного загрязнения в зависимости от состояния растительности (слабая, средняя, сильная деградация растительности). Для определения спектральной яркости выделялась площадь объекта данного вида, в пределах которой проведено осреднение спектральной яркости для каждого спектрального канала. Сравнение пар спектральных кривых естественной и деградированной растительности одинакового типа позволяет выявить спектральные признаки нефтяного загрязнения.

На рис. 5 представлено изображение значительных нефтяных разливов, наблюдавшихся в исследуемом районе и отдешифрированных по снимкам WorldView-3 (положение разливов отмечено на рис. 1). Охарактеризована растительность в районах разливов и указаны номера спектральных профилей, полученных в пределах разливов и вне их.

На рис. 6 приведены кривые спектральной яркости основных типов  растительности, распространенной на участках нефтяных разливов (травяно-кустарничковой, кустарниковой, мелколесной, лесной), полученные по снимку WorldView-3 01.07.2019 г. при различной степени нефтяного загрязнения, в сопоставлении со спектральными кривыми аналогичных типов растительности вне разливов, в естественном состоянии.

Рисунок 6. Кривые спектральной яркости травяно-кустарничковой (А), кустарниковой (Б), мелколесной (В), лесной растительности (Г) в естественном состоянии и в зонах нефтяных разливов: 1 – естественное состояние, 2 – среднее загрязнение, 3 – сильное загрязнение. По вертикальной оси – спектральная яркость, W/(m2∙μm∙sr); по горизонтальной оси – номера спектральных зон (см. таблицу)

Сравнение кривых спектральной яркости основных растительных объектов, находящихся в зонах нефтяного загрязнения и вне их (рис. 6), показывает основные характерные особенности спектральных кривых деградировавшей растительности – некоторое повышение яркости в красной зоне и резкое ее снижение в ближней инфракрасной. Присущее здоровой растительности снижение отражения солнечного излучения в красной зоне (Red-минимум, связанный с поглощением красных лучей хлорофиллом) в результате деградации при нефтяном загрязнении становится менее выраженным. В то же время на участках загрязнения у деградировавшей при разливе растительности существенно уменьшаются значения яркости в ближней инфракрасной зоне (снижение NIR1-максимума) – основного показателя активной вегетации растительности. Как следует из графиков (рис. 6), уменьшение яркости NIR1 достигает 50-60% у кустарниковой и 70-80% у лесной растительности. В результате ход кривой спектральной яркости деградировавшей растительности выравнивается, постепенно теряя на участках с сильным нефтяным загрязнением характерный для живой растительности вид, и приближается к ходу кривой спектральной яркости нефти. Эти особенности – уменьшение Red-минимума и резкое снижение NIR1- максимума – характерны для разных типов растительности, но особенно четко выражены для лесов.

Самовосстановление деградировавшей растительности. Для ряда участков нефтяных разливов, вызвавших гибель лесной растительности, при сравнении снимков за разные годы удается проследить обратные по отношению к деградации процессы самовосстановления растительности, привлекающие особое внимание исследователей (Зубайдуллин, 2020). Спектральные кривые таких участков деградировавшей из-за разлива растительности со временем вновь испытывают изменения, приобретая характерный для здоровой растительности вид – на них становится выраженным   Red-минимум и все более четко проявляется NIR1-максимум. Нам удалось проследить эти процессы по снимкам, сделанным через три года после разливов.

Приведенные на рис. 7 кривые естественной и деградировавшей при разливах растительности получены для упомянутых ранее участков исследуемого района с разными типами растительности по снимку со спутника WorldView-3 от 1 июля 2019 г., в год нефтяного разлива. Для прослеживания за изменениями состояния растительности в последующие годы 25 сентября 2022 г. была выполнена повторная съемка с того же спутника. Чтобы учесть различия в сезоне съемки в разные годы, была проведена своего рода «фенологическая коррекция». Для этого на участках  растительности разных типов, по которым определены их спектральные кривые по снимку 1 июля 2019 г., повторно получены графики  спектральных кривых естественной и деградировавшей растительности по снимку 25 сентября 2022 г. Значения спектральной яркости стали ниже, что отражает как снижение общей освещенности от июля к сентябрю, так и осеннее увядание растительности. Однако общий характер кривых живой растительности с ее экстремумами — Red-минимумом и NIR1-максимумом — сохраняется.

Рисунок 7. Кривые спектральной отражательной способности естественной (здоровой) и деградировавшей растительности: А – травянисто-кустарничковой, Б – кустарниковой, В – мелколесной, Г – лесной, полученные по снимкам 01.07.2019 (левая колонка) и 25.09.2022 (правая колонка): 1 – естественная растительность вне нефтяных разливов; деградировавшая растительность в пределах разливов при разной степени загрязнения: 2 – средней, 3 – сильной; 4 – расхождение в положении экстремумов NIR1. По вертикальной оси – спектральная яркость, W/(m2∙μm∙sr); по горизонтальной оси – номера спектральных зон (см. таблицу)

На рис. 7 представлены пары спектральных кривых естественной и деградировавшей при нефтяных разливах растительности четырех исследованных типов, полученные по снимкам 01.07.2019 г., в год разлива (левая колонка) и спустя три года 25.09.2022 г. (правая колонка). Меньшие значения яркости в экстремумах кривых естественной растительности в 2022 г. связаны, как указано выше, с осенним сроком съемки. Существенные изменения претерпели спектральные кривые деградировавшей растительности – на них более четко выражены Red-минимум и NIR1-максимум. Хорошим показателем степени угнетенности растительности может служить различие в яркости естественной и деградировавшей растительности в зоне NIR1-максимума. На графиках оно выделено особым знаком и может быть оценено количественно по шкале яркости.

У травяно-кустарничковой растительности различие в значениях NIR1-максимума естественной и деградировавшей растительности в 2022 г. сократилось вдвое. Несмотря на уменьшение этих значений у естественной растительности осенью, их возрастание у восстанавливающейся растительности приближает ее кривую к кривой естественной растительности.

У кустарников различие в значениях NIR1-максимума естественной и деградировавшей растительности тоже сократилось, но меньше – в полтора раза, также указывая на их успешное самовосстановление.

Для участков мелколесья, которое в нашем районе представлено молодыми посадками, воздействие разлива сказалось особым образом. Во время разлива не листва посадок, а земляные валы и канавы определяли спектральную кривую, существенно отличающуюся от кривых растительных объектов. Через три года спектральная кривая этого участка стала подобной кривым растительных объектов. Поэтому в данном случае показатель различий в значениях NIR1-максимума плохо срабатывает, но форма спектрального профиля редколесья в 2022 г. свидетельствует о восстановлении растительности и на этом участке.

На лесном участке, где воздействие разлива, вызвавшего гибель древостоя, проявилось наиболее ярко, не менее четко выявляются и процессы его естественного восстановления. Различие в значениях NIR1-максимума естественной и деградировавшей растительности сократилось более чем в три раза. У кривой деградировавшей растительности, при разливе почти потерявшей NIR1-максимум, появились оба четко выраженных экстремума, указывая на процесс восстановления лесной растительности.

В целом рис. 7 четко показывает, что расхождение в положении NIR1-максимума спектральных кривых здоровой и деградировавшей растительности, наибольшее в год нефтяного разлива, через три года существенно сокращается, у кривых деградировавшей растительности становится все более выраженным Red-минимум. В результате кривая деградировавшей растительности приближается к естественному аналогу, свидетельствуя о восстановлении жизнедеятельности растений. 

Подобное сопоставление, выполненное и для других участков нефтяных разливов, показывает, что и на них наблюдается обратное преобразование спектральных кривых от сглаженных, характерных для растительности, испытавшей высокую степень деградации в результате разлива, к кривым с характерными для живой растительности экстремумами (Red-минимум и NIR1-максимум).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Космическая съемка сверхвысокого разрешения, в наше время регулярно выполняемая, представляет собой действенное средство контроля за состоянием лесов, подвергающихся в районах нефтедобычи сильнейшему техногенному воздействию. На примере участка Самотлорского месторождения в Западной Сибири при сравнении топографических карт на годы начала разработки месторождения с современными космическими снимками выявлено почти трехкратное сокращение площади лесов с образованием на месте уничтоженных лесов техногенных пустошей. В процессе эксплуатации месторождения оставшиеся леса подвергаются воздействию разливов нефти при ее добыче и транспортировке в связи с авариями нефтепроводов. По космическим снимкам сверхвысокого пространственного и спектрального разрешения со спутника WorldView-3 отдешифрированы нефтяные разливы. Выявлены различия в спектральной яркости растительности в естественном состоянии и при нефтяном загрязнении, обусловливающем снижение яркости в зоне NIR-1 до 60% у кустарников и до 80% у лесов. По материалам повторных съемок дана оценка изменений состояния растительности, деградировавшей при разливах. В выполненном исследовании по снимкам с 3-летним интервалом удалось проследить за процессами естественного восстановления деградировавшей растительности, в том числе лесной, на основе учета ее спектральных свойств. Таким образом, космические снимки представляют действенное средство учета как потерь леса, так и процессов его восстановления. Результаты исследования необходимо учитывать при разработке систем дистанционного мониторинга районов нефтедобычи.

БЛАГОДАРНОСТИ

Работа выполнена в рамках государственного задания по теме «Развитие методов и технологий картографии, геоинформатики и аэрокосмического зондирования в исследованиях природы и общества».

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Абросимов А. В., Беленов А. В., Брагин Е. А. Совместный проект компании «Совзонд» и НАЦ РП им. В. И. Шпильмана – новое слово в космическом контроле недропользования и природопользования // Геоматика. 2009. № 4. С. 64–80.

Астапов А. П., Брадучан Ю. В., Боровский В. В., Воронин А. С. и др. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1000 000 (третье поколение). Серия Западно-Сибирская. Лист Р-43-Сургут. Объяснительная записка. СПб: Картфабрика ВСЕГЕИ, 2012. 342 с.

Зубайдуллин А. А. Самовосстановление нарушенных фитоценозов на нефтезагрязненных участках суходолов и верховых болот // Наука и образование ХМАО – XXI веку: Сб. тез. докл. Окружной конф. молодых ученых и специалистов. Сургут: СурГУ. 2000. С. 23–26.

Казанцева М. Н. Влияние нефтяного загрязнения на таежные фитоценозы Среднего Приобья: автореф. дис. … канд. биол. наук: 03.03.16. Екатеринбург, 1994. 26 с.

Космические методы геоэкологии. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1998. 104 с.

Кравцова В. И., Зимин М. В. Исследование эволюции участков нефтяных разливов по космическим снимкам высокого разрешения на примере Самотлорского месторождения // Актуальные проблемы нефти и газа. 2023. Т. 1. № 40. С. 45–66.

Москаленко Н. Г. Антропогенная динамика растительности тундр и таежных зон // Антропогенные изменения экосистем Западно-Сибирской газоносной провинции. Тюмень: Ин-т криосферы Земли, 2006. С. 61–96.

Московченко Д. В. Нефтегазодобыча и окружающая среда. Эколого-геохимический анализ Тюменской области. Новосибирск: Наука. Сибпредприятие РАН, 1998. 112 с.

Национальный атлас России. Т. 2. Природа. Экология. М., 2007. С. 331.

Овечкина Е. С. Краткий анализ распределения растительности Нижневартовского района // Актуальные вопросы науки и практики XXI в. Материалы 3 Международной научно-практической конф. Нижневартовск, 27-30 ноября 2016 г. Нижневартовск: Изд. центр «Наука и практика», 2016. С. 110–117.

Пижанков И. Н., Харькина М. А., Пижанкова Е. И. Техногенная трансформация эколого-геологических условий при разработке нефтяных месторождений и транспортировке нефтепродуктов (на примере участка Нефтеюганского района, Западная Сибирь) // Техносфера. Материалы I Всероссийской научной конференции с международным участием (17-18 сентября 2024 г.) / ФГБОУ ВО «КубГТУ». Краснодар: Издательский Дом – Юг, 2024. С. 134–137.

Подкошникова С. В., Сущеня В. А. Изменение растительности болот Самотлора под влиянием инженерных сооружений // Известия АН СССР. Серия географическая. 1981. № 4. С. 47–56.

Скарятин В. Д., Тихомирова О. М. Использование и обработка данных дистанционного зондирования при изучении нефте- и газоносных районов Западной Сибири // Аэрокосмический мониторинг объектов нефтегазового комплекса. М.: Научный мир, 2012. С. 435–441.

Соромотин А. В. Воздействие добычи нефти на таежные экосистемы Западной Сибири. Тюмень: Изд-во Тюменского гос. университета, 2010. 320 с.

Чижов Б. Е. Лес и нефть Ханты-Мансийского автономного округа. Тюмень: Изд-во Мандрики, 1998. 144 с.

Achard V., Fabre S., Alakian A., Dubucq D., Deliot P. Direct or indirect on shore hydrocarbon detection methods applied to hyperspectral data in tropical area // Earth Resources and Environmental Remote Sensing/GIS Applications IX. SPIE. 2018. Vol. 10790. P. 172–181. DOI: 10.1117/12.2325097

Arellano P., Tansey K., Balzter H., Boyd D. S. Detecting the effects of hydrocarbon pollution in the Amazon forest using hyperspectral satellite images // Environmental Pollution. 2015. Vol. 205. P. 225–239. DOI: 10.1016/j.envpol.2015.05.041

Cloutis E. A. Spectral reflectance properties of hydrocarbons: remote-sensing implications // Science. 1989. No. 245. P. 165–168. DOI: 10.1126/science.245.4914.165

Horig B., Kuhn F., Oschutz F., Lehmann F. HyMap hyperspectral remote sensing to detect hydrocarbons // International Journal of Remote Sensing. 2001. Vol. 22. P. 1413–1422. DOI: 10.1080/01431160120909

Kühn F., Oppermann K., Hörig B. Hydrocarbon Index – an algorithm for hyperspectral detection of hydrocarbons // International Journal of Remote Sensing. 2004. Vol. 25. P. 2467–2473. DOI: 10.1080/01431160310001642287

Lassalle G., Elger A., Credoz A., Hedacq R., Bertoni G., Dubucq D., Fabre S. Toward quantifying oil contamination in vegetated areas using very high spatial and spectral resolution imagery // Remote Sensing. 2019. Vol. 11. No. 19. P. 2241. DOI: 10.3390/rs11192241

Ozigis M. S., Kaduk J. D., Jarvis C. H. Mapping terrestrial oil spill impact using machine learning random forest and Landsat 8 OLI imagery: a case site within the Niger Delta region of Nigeria // Environmental Science and Pollution Research. 2018. Vol. 26. No. 4. P. 3621–3635. DOI: 10.1007/s11356-018-3824-y

Рецензент: к. г. н., в. н. с. Князева С. В.

]]> https://jfsi.ru/8-4-2025-chertov-lukina/ Tue, 23 Dec 2025 10:00:28 +0000 https://jfsi.ru/?p=7909

© 2025                                                     O. G. Chertov, N. V. Lukina

Isaev Centre for Forest Ecology and Productivity of the RAS

Profsoyuznaya st. 84/32 bldg. 14, Moscow, 117997, Russia

E-mail: ochertov@rambler.ru; nvl07@yandex.ru

Received: 21.05.2025

Revised: 01.07.2025

Accepted: 15.07.2025

A concept of soil organopedogenesis has been proposed as an unheeded active process of general pedogenesis reflecting the predominant significance of the biological factor in soil formation according to Vernadsky’s theory on organisms’ leading role in all natural processes in the continental part of the biosphere. A methodology is presented to reflect the role of organopedogenesis in the existing soil classifications by including in their taxonomy the types of accumulation and transformation of soil organic matter and the types of organoprofiles. The inclusion of these components will make the classification dynamic and increase its practical importance. That is especially significant for decision making at the time being given the fast negative global environmental changes.

Keywords: biological factor of soil formation, organoprofile, SOM accumulation and transformation, humus forms

The idea of the far-reaching and active role of the biological factor in the soil formation and development has been for many years close to the followers of Vernadsky’s biosphere theory (Rodin, Bazilevich, 1965; Budyko, 1984; Kovda, 1985; Odum, 1986; Glazovskaya, 1988; Gorshkov, 1995). However, to date, this role has not been analysed on the basis of new data and has not been summarised in terms of its contribution to pedogenesis (Evolyuciya pochv …, 2015; Evolyuciya, funkcionirovanie …, 2020). The below paper[1] discusses specifically the importance of the biological factor in soil genesis and especially the classification. V. I. Vernadsky’s biosphere concept (1926, 1994) serves as the theoretical foundation for scientifically sound environmental management, which is well known and accepted by the scientific community. It followed the formation of soil science as an independent earth science. The biosphere is a thin shell of our planet with active «living matter» (biomass of organism communities), which is a powerful factor in the evolution of the Earth’s crust over geological times and an active reactor in which modern biogeochemical processes take place on a planetary scale in the surface layer of the atmosphere, on the surface of the lithosphere and in the hydrosphere. At the same time, the biosphere has its own feedback mechanisms with these three spheres and ways to restore its own structure and functions after disturbances. The pedosphere is a specific active boundary layer in the structure of the biosphere between the living organisms and the continental part of the lithosphere; that is, it is the soil cover of the planet Earth (Karpachevskij, 1981; Karpachevskij et al., 1984; Vernadsky, 1994; Dobrovol’skij et al., 2010). It is a thin film where the living organisms and their metabolic products have an impact on the upper zone of weathering of rocks the Earth’s crust, ensuring the effective functioning of biosphere organisms due to the biotic circulation of matter and biogenic energy flows. It has a buffer capacity that maintains the stability of biological communities and the soil itself. The presence of the active soil biota and its waste products in the pedosphere forms a clear dividing line between the soil and the lithosphere (Shoba, 1988; Dobrovol’skij, 2009; Bahmet, 2015; Targul’yan, 2019).

 Modern soil science is based on the ideas of V. V. Dokuchaev (Dokuchaev, 1883; Sibircev, 1899; Yarilov, 1904) on five factors of soil formation (climate, relief, soil-forming rocks, organisms, and time), to which the anthropogenic factor has now been added. Notably, the equivalence of action of these factors was initially postulated. This basic concept is still recognised as the basis of genetical pedology. However, already P. A. Kostychev (1886) emphasised the leading role of vegetation in soil formation, which did not fit into the principle of equal influence of soil formation factors. Presumably, the validity of these postulates depends on the time periods that one handles: on the scale of millennia, the classical definition is valid, whereas with regard to intervals of several decades and centuries, during which the soil-forming rocks and relief do not change, the point of view of P. A. Kostychev is quite justified: he emphasises the contribution of vegetation as a representative of the most dynamic biotic factor of soil formation, although the power of its influence certainly depends on other components of pedogenesis as well. Since our planet is currently experiencing rapid climate change, this factor is also dynamic, and the impact of modern climate change on soils, which has been most pronounced since the 1980s, is also manifested through the biological factor, primarily vegetation and soil biota (Lukina, 2025).

Consideration of soil formation in combination not only with the primary ecogenetic vegetation succession [endoecogenesis according to V. N. Sukachev (Sukachev, Dylis, 1964)], but also with a variety of secondary successions of forest vegetation caused by various disturbances (cutting, fires, storms with the formation of pit-and-mound topography, industrial pollution, and agricultural use), allows us to conclude that both in primary and secondary successions, accumulation of soil organic matter (SOM) is a clear trend (Duchaufour, 1979; Chertov, 1981, 1990; Karpachevskij et al., 1984; Odum, 1986; Razumovskij, 1999; Lukina et al., 2010, 2019; Danilov et al., 2024; Emmer, 1995; Nadporozhskaya et al., 2006; Kalinina et al., 2009). In the intact old-growth forests remaining on small areas (Lukina et al., 2023), which were formed during the continuous turnover of generations of key edificator species (Smirnova, 1998; Smirnova, Toropova, 2008, 2016) and in which natural processes prevailed for a long time (hundreds of years) and stands with absolutely uneven-aged structure was formed (Dyrenkov, 1984), one can expect the highest level of SOM accumulation. Interestingly, the process of SOM accumulation is a nonlinear trend with pronounced peaks and falls due to the changes in the ratio of organic matter accumulation and loss caused by carbon dioxide emissions from soils and the removal of organic matter with soil waters during natural disturbances.

Moreover, the general dynamic trend of natural soil formation is a consistent soil eutrophication with the accumulation of organiccompaunds of carbon and nitrogen, but also other biophilic elements (Chertov, Razumovskij, 1980; Chertov, 1990). Over centuries of successional vegetation changes without disturbances, this process can be seen even in podzols and peat soils (Chertov, 1981, 1990). The implication is that the «theory of a single soil-forming (sod) process» proposed by V. R. Williams (cited by Williams, 2025), after all, reflects the general trend of soil eutrophication during ecogenetic successions.

It must be admitted that if we accept the dominance of the biological factor as fundamental in the soil formation in line with Vernadsky’s biospheric ideas (Ponomareva, 1964; Rodin, Bazilevich, 1965; Chertov, Razumovskij, 1980, 1981; Karpachevskij et al., 1984; Lukina et al., 2010, 2022; Lukina et al., 2019), then SOM accumulation is a basic system-forming process that distinguishes soils from geological formations in terrestrial and shallow-water landscapes of different levels (biomes, ecosystems/biogeocenoses, ecotopes, etc.). The presence of even the smallest amount of soil (not just any) organic matter is a sign of the soil at different stages of its development. The absence of SOM is a sign of a geological or anthropogenically modified substrate or rock, but not the soil. The presence of SOM in the absence of mineral material indicates that this is soil, yet on organogenic soil-forming rocks that were originally formed both on the mineral matrix and in the aquatic environment. On the other hand, even on massive rocks, a soil film with cryptomycotic SOM and nano-processes of its accumulation can form, which then lead to the emergence of lichens (Chertov et al., 2004; Lessovaia et al., 2008) and the development of soil formation processes during primary ecogenetic succession.

It should be emphasised that SOM is the main solid-phase morphologically clearly defined macro-product of biotic influence on soil formation, and it has been studied extensively and in detail (Trofimov et al., 1986; Orlov et al., 1996; Chukov, 1997; Semenov, Kogut, 2015; Piccolo et al., 2019; and many others). Unfortunately, however, theoretical studies of SOM constitution, structure and function at the beginning of the 21st century go back to the positions of a century ago, essentially abandoning the scientific legacy of the middle of the 20th century (Semenov, Kogut, 2015; Lehmann, Kleber, 2015). SOM fractionation has been actually reduced to two physical fractions: particulate organic matter (POM) and mineral-associated organic matter (MAOM) (Semenov et al., 2023), and ignoring of the past scientific findings goes so far as to abandon the term «humus» (Lehmann, Kleber, 2015). The latter is an extremity, which, at his time, S. A. Waksman (1937) did not take the liberty to go to: dark-coloured organic matter in the upper horizons of soils with the historical term «humus» is an objective reality, no matter how our ideas about its chemical composition and physical structure change. On the one hand, the outstanding role of the «living matter of the biosphere» in the formation of SOM from green plants and being processed by soil biota as a large-scale product in the soil formation is recognised almost unanimously (Ponomareva, 1964; Karpachevskij et al., 1981; Vernadsky, 1994; Dobrovolskij et al., 2010; Semenov, Kogut, 2015; Chertov, 2025; and others). On the other hand, at the classification level, there is an amorphous position regarding the itemization of the role of SOM in pedogenesis: in the genetic classifications of soils, there is no tendency to reflect the diversity of morphological forms of SOM. Even after in the 1930s V. R. Williams (cited by Williams, 2025) declared the «dialectically justified» concept of the biological evolution of soil, there was no significant shift in the Soviet soil classification (except that the «sod-podzolic soils» subtype was added to the classification).

 Existing soil classifications

In the existing soil classifications, the integral role of SOM in the soil genesis is reflected very poorly. For example, the World Reference Base for Soil Resources WRB (Mirovaya …, 2024; IUSS Working Group WRB, 2022), shows the following:

1) Soils are named based on their dominant feature (often simply by colour), with the mandatory use of only stable parameters of mineral horizons, since «the properties of the upper horizon can change rapidly over time, therefore, in the WRB system they are used for diagnostics only in rare cases» (Mirovaya …, 2024, p. 25). That is, the properties of the soil that reflect it as a dynamically developing system are considered to interfere with classification.

2) The names of the «reference soil groups» show a very distinct «abiological» classification in terms of reflecting the properties of SOM as a product of plant debris transformation by the entire soil biota. Thus, of the 32 names of the «reference soil groups» («divisions» in the Russian classification), only four are in correlation with SOM (Chernozems, Phaeozems, Umbrisols and organic soils). Moreover, in the 294 «qualifiers» (genetic traits in the form of clarifying adjectives to the name of the soil), only 14 are in correlation with SOM. This would be correct if it were not about the soil, but about the classification of weathering forms of Quaternary sediments and rocks.

In contrast to the European approach, the Russian soil classification (Klassifikaciya i diagnostika …, 2004) has a more biological and ecological approach: in 52 diagnostic horizons, 24 (46%!) are based on the SOM characteristics (Polevoj opredelitel’ …, 2008). However, in general, these soil classifications do not tend to necessary taxonomic reflect in all taxa the two basic solid phases of the soil system, i. e. soil organic matter as a product of soil formation, and the mineral basis of the entire soil. V. I. Vernadsky (1994) defined the soil as a «bio-inert body», i.e. two-component, consisting of an active biological and an inert (in the soft meaning of the word) abiogenic part, which refers to the mineral matrix. However, until now, the «inert» component dominates in soil classifications.

Despite the fact that the idea of reflecting the role of humus in classifications has been plain to see for more than a hundred years, SOM turned out to be «stepchild» of existing genetic classifications with a modest place in the general theory of pedogenesis (Sokolov, 1997; Targul’yan, 2019).

Organopedogenesis

In view of the above theoretical positions, it is proposed to introduce the concept of «organopedogenesis»[2] as the critical system-forming process of soil formation and evolution. Through SOM accumulation and transformation by autotrophic and heterotrophic organisms, it affects all functions and the overall genesis of the soil system – needless to say, taking into account and under the influence of all other classical factors of soil formation. This is true both in relation to the traditionally understood genesis with the evolution of the entire soil profile and when we are dealing with continuous processes: geochemical, hydrological, and, most of all, actual biological processes. They determine the feedback from the soil to the entire biota in the biosphere, taking into account biodiversity, productivity of natural and anthropogenic phyto-, zoo- and microbiocoenoses and the role of soil in the global carbon cycle. In other words, organopedogenesis is a multicomponent basic soil process of organnic and humus–accumulative horizons formation and the entire organoprofile of the soil. However, until now, organopedogenesis is actually an absent facet in the doctrine of soil genesis, unheeded in soil genetic classifications. Semantically, the idea of organopedogenesis is already present in genetical pedology, for example, in the term organo-«genic» soils. What are the prospects for the implementation and development of the concept of organopedogenesis?

Components of organopedogenesis

Based on the above positions, it seems practical to distinguish two morphologically pronounced results of organopedogenesis: a) different types of SOM accumulation and transformation, b) different types of organoprofiles of the entire soil system. At the same time, one can see that there is a fairly well-developed scientific basis for the development of these aspects. Firstly, there is an approach in forest pedology that fits the concept of organopedogenesis perfectly. It is the classification and diagnosis of «humus forms/types» based on morphologically pronounced signs of SOM accumulation and transformation in organic and humus-accumulative horizons, which appeared first in the West (Müller, 1887; Kubiena, 1953; Wilde, 1958; Duchaufour, 1965) and then was consistently developed in Germany (Broll et al., 2006; Wachendorf et al., 2023), the USA and Canada (Wilde, 1958; Green et al., 1993; Klinka, 1997), has been recently studied intensively in the European Union (Ponge, 2003; Humusica …, 2018; Kõlli, Köster, 2018; Zanella et al., 2018, 2022) and developed successfully in Russia (Kruedener, 1916; Tyurin, Ponomaryova, 1940; Blagovidov, Burkov, 1959; Chertov, 1974, 1981, 2025; Chertov, Nadporozhskaya, 2017,  2018). Secondly, it is the concept of soil organoprofiles (Grishina, 1986; Shoba, 1988; Min’kovskij, Shoba, 1994, 1995; Bahmet, 2015).

Types of SOM accumulation and transformation (humus forms)

The systematics and diagnostics of humus forms leans on three pillars: «raw humus» («Rohhumus, mor») with a developed litter, «soft humus» («mull») with a developed humus horizon with a shallow litter, and «moder», the transitional type which has both horizons. The term mor, back in the day was criticised in the USA by Wilde (1958) due to its negative meaning in the Russian language. This triad can also be seen in the classification of humus forms of organogenic soils according to the moisture gradient up to three types of peat bogs, and it also has varieties in the soils of meadow and steppe ecosystems (Humusica …, 2018). The Russian classification of humus forms includes a large number of transitional types (Fig. 1). As far back as in 1940, I. V. Tyurin and V. V. Ponomaryova (1940) added adjectives to the word «soil» to designate humus forms/types, which later became a widespread approach in the North-West of the Russian Federation (Blagovidov, Burkov, 1959; Chertov, 1966, 1981; Chertov et al., 1974, 1978). All these humus forms/types differ in morphological, physical and chemical parameters, first of all due to the quality of litter entering the soil: the aboveground and root litter of conifers with a low content of nitrogen and other nutrients as well as with high concentration of secondary metabolites  (lignin, phenols) contribute to the formation of slowly decomposing raw humus, whereas the higher quality litter of deciduous trees that has more high content of these nutrients and lower concentrations of secondary metabolites (Lukina et al., 2008, 2019, 2021; Bioraznoobrazie …, 2021) is quickly processed by the soil fauna and microorganisms forming the mull humus form. Therefore, humus forms are clearly related to the nature and intensity of humification, as well as to the composition, productivity and biodiversity of forest vegetation (Chertov, 1981; Fedorchuk et al., 2005; Chertov, Nadporozhskaya, 2018). In turn, the diverse composition of vegetation with different quality of litter, that is, with different contents of various compounds of nitrogen, phosphorus, calcium, trace elements as well as secondary metabolites, drives the formation of various humus forms.

Figure 1. Ordination of types of SOM accumulation (humus forms) in forest soils by classes of richness (from A, poor to D, rich) and classes of drainage and moisture (from 1, dry to 5, constantly waterlogged) of the types of forest sites in the forest zone of European Russia (Chertov, Nadporozhskaya, 2018).
Classes of edaphic conditions are gradations of soil richness (fertility) accepted in forestry; raw humus is a synonym of mor.

This classification developed within the framework of forest pedology, but was never accepted in the Russian genetical pedology. Reasons for this may be the following: a) the concept of humus forms developed during the period of intensive dissemination of ideas of V. V. Dokuchaev on soil formation and was pushed into the category of applied forest pedology; b) there was a mistake in the translation: the German term for the Humus Form (for horizons O and Ah) was translated as a form of forest litter (Germ. Humusdecke), not humus forms. This led to the development of litter typology in the Russian soil science (Shumakov, 1958; Karpachevskij, 1981; Bogatyryov et al., 2004), and substantial investigation of forest litter has always been a part of the agenda in forest ecology and soil science. The morphological classification of humus forms has evolved for more than a century in parallel with the mainstream of genetical pedology.

The theoretical basis for identifying the types of SOM accumulation and transformation as humus forms is the now-forgotten «edaphology» (Chertov et al., 2018), which triggered the formation of soil science: in historical terms, it comes second after «agrogeology» and before the principles of genetical pedology by V. V. Dokuchaev. In edaphology, in the understanding of the Russian school, soil is considered as an underground habitat for auto- and heterotrophic organisms, primarily plant roots. Currently, this approach is closest to ecological pedology, forestry and landscape science. Please note that all existing mathematical models of SOM dynamics are edaphological (Komarov et al., 2017).

In Russia, there is a proven track record in including humus forms in the genetic classification of soils when mapping forest soils and in forest typological studies (Chertov et al., 1978; Chertov, 1981; Dyrenkov, 1984; Fedorchuk et al., 2005). In total, humus forms were included in the soil systematics   on maps with a scale from 1:10,000 to 1:100,000 of seven forestry enterprises with an area of 350 thousand hectares (Chertov, 1981).

In the West, particular interest in the classification of humus forms was seen at the beginning of the 21st century due to the systematisation of available data and it even led to the replacement of the traditional term «humus form» with humipedon with the call for the development of «biological soil science» (Humusica …, 2018) since attempts to integrate them into the WRB genetic classification were unsuccessful, with the exception of France, where humus forms were included in the soil taxonomy (Duchaufour , 1979). In Western countries, classifications and field guides of humus forms are included in soil mapping manuals and forest management instructions (Malysheva et al., 2022), which was also done in Russia (Chertov, 2025).

Soil organoprofiles

The humus forms represent a classification of only the types of SOM accumulation and transformation in the area of the active biotic cycle, but not the entire soil profile (Chertov, Nadporozhskaya, 2018; Zanella et al., 2022). The soil organoprofile, as defined by the authors, is another concept referring to «the regular combination and distribution of SOM throughout the entire soil genetic profile with characteristics of its specific features» (Grishina, Orlov, 1978; Grishina, 1986). This concept was focused on a more comprehensive diagnosis of soils from the standpoint of genetical pedology. From an ecological perspective, the concept of organoprofiles was used by O. N. Bahmet (2015), who transformed it to expand the types of SOM accumulation(humus forms). However, this is not completely in line the definition of L. A. Grishina, as the same types of SOM accumulation (humus forms) can be formed in soils with different humus profiles. For example, the raw humus form can occur in soils with a monotonous SOM decrease along the profile, in soils with humus-illuvial (alfehumus) and even with a shallow undifferentiated profile on a badrock. According to F. Duchaufour (1979), these are the so-called «soil analogues».

The complete soil organoprofile reflects the release of SOM from the area of its accumulation and biotic circulation (humus forms) into the zone of biogeochemical cycles with transit, removal, eluviation and with synchronous transformation of the mineral matrix (Perelman, 1975; Fokin, 1975; Glazovskaya, 1988) caused by the influence of the biological factor. That is, according to L. A. Grishina (1986), the organoprofile is primarily a genetic, not an edaphological-ecological, concept. In the theory of soil morphogenesis by S. A. Shoba (1988), the typology of soil profiles has not been developed: the author mainly systematises the micromorphological features of the transformation processes of the mineral matrix.

Below is the authors’ draft of the systematics of morphofunctional types of organoprofiles. The authors believe that each organoprofile corresponds to a group of soil types. Therefore, there are no links to publications below for most organoprofiles, with the exception of some specific types.

Classes of organopedogenesis

1. Surface-accumulative organopedogenesis (the increase in SOM upward from the surface of the mineral matrix: forest litter and turf-peat (horizons O and T); further genesis towards the formation of organogenic rocks: brown coal — hard coal (Shumakov, 1958); the extreme case is the hyper–accumulation of thick raw humus in high-altitude moist mountain forest in the tropics and the equatorial zone (Fridland, 1964; Chertov, 1990) and also “dry peat” on Russian North (Klassifikaciya i diagnostika.., 2004).
2. Profile-accumulative organopedogenesis: SOM accumulation in humus-accumulative mineral horizons OA, Ah, AE and migration lower in profile in all varieties of horizons E, B, BC and C.

Types of organoprofiles in class B:

• undifferentiated;
• accumulative (monotonous, horizons A, B, C);
• hyper-accumulative – chernozem;
• agro-accumulative (all profiles with cultivated Ap, as well as Russian and German «Plaggens» with Ap thickness up to 1 m (Grigor’ev, 1980; Kalinina et al., 2009);
• eluvial and illuvial-eluvial (AE, E, EB, B);
• alfehumus (A, E, Bfh, B);
• hyper-eluvial: Ah with intensive migration of SOM in tropical rainforest (Fridland, 1964; Chertov, 1985);
• complex with a second humus horizon (Prokashev, 1999; et al.) or with buried profiles;
• alluvial;
• volcanic;
• permafrost;
• gleyed (Ag, G);
• subaqueous (shoals, floodplain silty marshes);
• agro-subaqueous (rice bays, etc.);
• primary emerging micro-organoprofile (Abakumov, 2011; Tomashunas, Abakumov, 2014; Lessovaia et al., 2008);
• naturally disturbed mixed where SOM is present: Aeolian, landslide, buried, pit-and-mound, etc. — with subtypes (Karpachevskij et al., 1984; Vasenev, Targul’yan, 1995; Bobrovskij, 2010);
• technogenic on various substrates where SOM is present (Uzhegova, Mahonina, 1984; Alekseev, 1990; Androhanov et al., 2000; Mahonina, 2004; Reintam et al., 2002).

If necessary, the thickness of the organoprofile should be specified: shallow up to 30 cm, thick over 100 cm (the medium-thick category is not designated). The above draft reflects the authors’ ideas and can serve only as a starting point in creating a detailed systematics of soil organoprofiles, taking into account the existing concepts and classifications.

The creation of the classification category «organoprofile» will be justified in soil taxonomy and its further development will obviously be useful in theoretical work on soil evolution. However, despite the long-term existence of this concept (Grishina, Orlov, 1978), it has not been widely used in soil genetic research, this concept is often being reduced to humus forms (Min’kovskij, Shoba, 1994, 1995; Tomashunas, Abakumov, 2014; Bahmet, 2015).

The stated positions on organopedogenesis can be presented in the form of a graphical model of the processes of pedogenesis (Fig. 2), which shows the place of organopedogenesis in the structural organisation of the soil system according to the authors’ ideas.

Figure 2. The general structure of pedogenesis at the level of soil formation processes with a reflection of the place of organopedogenesis. The «processes of SOM accumulation and transformation» refer to the humus forms and types of litter; *Mineral associated organic matter including SOM, associated with R2O3 and Ca2+.

Figure 3. Taxonomic subordination of the components of organopedogenesis («Russian matryoshka doll»); *SOM – soil organic matter

Thus, pedogenesis as a whole encompasses all processes of soil formation, and its hierarchical differentiation into organopedogenesis and geopedogenesis (process affecting only the mineral matrix: the term proposed by the authors) instead of a single soil morphogenesis (Shoba, 1988) seems logical. At the basic hierarchical level, it is logical to identify the categories «Types of organoprofile» and «Types of mineral profile», and below that, «Formation of types of SOM accumulation and transformation», also taking into account the complex processes of SOM migration and the formation of organomineral complexes of different genesis in the soil profile, with release into the biogeochemical cycle at the landscape, regional and global levels.

From the point of view of pedogenesis organisation, another form of presentation, the «Russian matryoshka doll» (Fig. 3) will be useful, allowing us to understand the subordination of the structural components of general pedogenesis, taking into account the role of SOM formation. In this interpretation, the types of litter and other organogenic horizons of automorphic positions logically fit into the general structure of organopedogenesis.

 Rates of organopedogenesis

Figure 3 can also be used to demonstrate the rate of formation of organopedogenesis components. The type of SOM accumulation/transformation (humus forms) is a dynamic structure that includes the most rapidly forming subhorizons of the plant litter, the OL litter subhorizon and the OF fermentation subhorizon with formation rates from 1 to 100 years, and the OH humified subhorizon of the litter plus the Ah horizon with morphogenesis times from 10 to 300 years. These edaphic components responsible for the biotic cycle of C, N, P and other nutrients. They have been studied in detail separately (Min’kovskij, Shoba, 1994; Bogatyryov et al., 2004; Lukina, Nikonov, 1996, 1998; Lukina et al., 2019; Solodovnikov, 2025). It is the topsoil that in the first place determines the effective realised soil fertility in natural, especially forest, ecosystems (Chertov, 1981, 1985; Lukina et al., 2019). At the same time, it should be emphasised that in the soils of boreal forests prevailing in Russia, the forest litter is usually quite thick (more than 10 cm unless there have been recent fires) and represented by all subhorizons. The reason for this is the low litter processing rate due to the low quality of the litter (a high C/N ratio) and the low level of biodiversity, small number and biomass of soil saprophagous organisms. The Ah horizon in these soils is by no means always pronounced, especially on rocky sandy moraines. In coniferous-deciduous and broad-leaved forests, on the contrary, the thickness of the litter is low (1–2 cm), the subhorizons of the litter are very indistinct due to active mixing and processing by soil saprophagous organizms. A high-quality litter subhorizon with a low C/N ratio can be seen in autumn if it is not completely processed immediately; at the same time, the Ah horizon is expressed and the transition layer between OH and Ah is also identified.

Thus, the quality of the litter fall plays an essential role in the formation of the types of SOM accumulation and transformation (humus forms). L. G. Bogatyryov and T. V. Fomina (1991) conditionally accepted the litter subhorizon (O1) as the «parent rock» when they calculating the eluvial-accumulative coefficients according to A. A. Rode (1984). In our opinion, the litter can indeed be considered as a second parent rock, since the quality of the litter, as well as the composition of the soil-forming rock, plays a major role in soil formation.

Unlike humus forms, organoprofile is already a soil-genetic category with formation times from 100 years to millennia, playing a major role in the development of a complete soil profile with the transformation and dissolution of minerals due to the energy of SOM mineralized by biota and with the release of organic and mineral substances from biotic cycles into biogeochemical cycles. At the same time, several humus forms can be formed in the same organoprofile. In fact, the humus form is embedded in the organic profile, as the uppermost accumulative part, the starter and driver of the processes of SOM formation. However, combining the humus form with the organoprofile into one category would be conceptually incorrect due to the differences in their role and formation rates. On the other hand, it is quite possible that the types of organoprofiles will serve as the basis for the creation of general types of soil morphogenesis in the context of the ideas of S. A. Shoba (1988). In geopedogenesis, the periods of formation of the complete mineral profile (Targulyan, 2019) are several times longer than the periods of formation of the organoprofile in organopedogenesis.

The rate of restoration of the humus form and organoprofile in case of their physical disturbance (for example, during windstorms) is quite high under the canopy of vegetation, depending on the quality and mass of the litter input and the preservation of fragments of topsoil (Karpachevskij et al., 1984; Razumovskij, 1999; Vasenev, 2008). However, it will be slow in case of the initial absence of vegetation on the exposed parent rock (horizon C), as during the primary ecogenetic succession (Razumovskij, 1999; Abakumov, 2001). In a case of technogenic disturbance, the restoration of the humus form and organoprofile depends on the intensity and mode of disturbance (pollution, recreation), as well as on the properties of the technogenic substrate (Alekseev, 1990; Androhanov et al., 2000). The rates of formation and restoration of the humus forms and organoprofiles discussed above demonstrate the influence of «time», the classical soil formation factor, on the processes of organopedogenesis. Moreover, these parameters also allow us to estimate the maximum reaction time of organopedogenesis components to changes in natural conditions, most of all to modern climate change. Currently, more accurate estimates of these processes in the absence of experimental data and time series are possible using the existing soil and ecosystem models (e.g., Komarov et al., 2017; Shanin et al., 2022;).

Inclusion of organopedogenesis components in soil classification

As noted above, as far back as in the first half of the 20th century, I. V. Tyurin and V. V. Ponomaryova (1940) denoted the humus forms by adding an adjective to the word «soil» (for example, mull soil, raw humus soil). N. L. Blagovidov and G. L. Burkov (1959) recommended and used this approach in the classification of forest soils (for example, moder humus podzolic light loamy…). Since then, this pattern of soil naming by the humus forms has been used in soil and forest typological work in Northwestern European Russia (Chertov, 1966, 1981; Chertov, Dyrenkov, 1973; Chertov et al., 1978; Dyrenkov, 1984; Fedorchuk et al., 2005; Chertov, Nadporozhskaya, 2018), and the forms/types of humus have been described in detail even with a dichotomous field guide (Chertov, 1974).

All the stated positions determine the need for a classification reflecting the role of organopedogenesis in soil formation. There is also some positive experience here (Chertov, 1974, 1981) and, moreover, a methodological approach has been proposed to expand the Russian soil classification to include the humus forms as types of SOM accumulation and transformation (Chertov, 2025).

According to this approach, when the components of organopedogenesis are included in the current Russian soil classification (Klassifikaciya i diagnostika …, 2004; Polevoj opredelitel’ …, 2008), the types of organoprofiles can take the place of a vaguely defined soil subtype, and the types of SOM accumulation and transformation can be integrated on lower layer, since the humus forms represent the most dynamic morphological structure of the soil. For this taxonomic unit, it is proposed to use the level of «rod» (genus) already existing in the Russian classification in accordance with the suggestion of M. I. Gerasimova (Gerasimova, 2018; Hitrov, Gerasimova, 2022), which was introduced to reflect both the role of soil-forming rocks and pollution, as well as for temporary and mechanistic process categories. Integration of the types of SOM accumulation and transformation (humus forms) should be obligatory introduced for all soil taxa below the type level (for which humus forms already exist). Such a taxonomic architecture does not violate the general composition of the genetic soil classification and in no way seeks to replace it, therefore does not require any structural changes in the existing classification (not instead of the genetic one, but together with the genetic one).

The result will be a combination of an edaphological SOM classification with a genetic one for the entire soil, taking into account that the humus of the lower part of the soil profile is more stable and reflects both the history of the soil and modern soil processes. In this case, the soil map is transformed from a strict classical portrait into a vibrant dynamic picture that will require periodic updating (in the range of 10–100 years in forest ecosystems) to track organopedogenesis patterns under the influence of changing natural and anthropogenic factors.

The implementation of the proposals on combining the typological structures of organopedogenesis with genetic taxa will require a substantial analysis of the existing taxonomy for an understandable and acceptable integration of these components, as well as a thorough study of the taxonomy of organoprofile types in the development of the draft proposed above. The algorithm of combining is simple; however, there may be some difficulties here. For example, a situation of uncertainty may arise when it is unclear which type of organoprofile or humus form is represented in the soil under study (for example, in takyr or solonchak). In this case, one should simply omit the indication of the organoprofile and the humus form, as the most logical and simple solution, while it is important to keep the SOM description for analysis and conclusion as to whether this is a new organoprofile or a humus form, or it is a variant of the already existing taxa. It should also be borne in mind that in the Russian genetic classification, the genetic names of soils and humus forms coincide on hydromorphic organogenic soils, and, of course, priority should be given to genetic determination.

The proposed concept of organopedogenesis and the procedure for its inclusion in the soil taxonomy may raise various objections. However, this does not change the postulate of the need for a mandatory and sufficiently detailed reflection of SOM morphology in the soil classification, which is important both from the general theoretical biospheric and from the «applied» edaphic positions. So far, no progress has been observed in this area and it has not even been discussed (Lebedeva et al., 2000; Tonkonogov et al., 2005).

Nevertheless, in forest pedology and forestry, humus forms have long been included in methodological guidelines for mapping forest soils, but, unfortunately, they are not yet used in Russia, although they are used in a large number of other countries (Malysheva et al., 2022). More recently, humus forms have also been introduced into the methodological materials of the most important innovative project of national importance «Unified National System for Monitoring Climatically Active Substances» and the National Forest Inventory of Russia.

CONCLUSION

Firstly, our proposed concept of organopedogenesis can expand the theoretical foundation of modern soil science with an emphasis on the crucial role of the biological factor in the functioning of the pedosphere, including in the context of modern climate change. This includes not only the influence of vegetation, but also, to a large extent, of the entire soil biota. Secondly, it is hoped that it will be able to combine the genetic and edaphic branches of the soil science to create an idea of an integrated rapidly evolving soil system, both from a theoretical biospheric perspective and, especially, from the point of view of its practical use in solving problems of optimising environmental management in the context of drastic environmental changes and increasing anthropogenic pressure on the biosphere of the planet.

The authors express their gratitude to the distinguished reviewers for their valuable comments on the content of this work, which significantly improved the presentation of the stated positions.

FINANCING

State funding contract «Biodiversity and ecosystem functions of forests», registration number № 124013000750-1

REFERENCES

Abakumov E. V., Hronologiya ontogeneza pervichnyh pochv: obzor problemy (Chronology of ontogenesis of primary soils: a review of the problem), Vestnik SPbGU, Ser. 3, 2011, Vyp. 3, pp. 114–120.

Abakumov E. V., Soils of mining areas – natural model of soil formation, Proceed. 1st Intern. Conf. on Soils and Archaeology, Szazhalombatta, Hungary, 2001, pp. 163−165.

Alekseev V. A., Lesnye ekosistemy i atmosfernoe zagryaznenie (Forest ecosystems and atmospheric pollution), Leningrad: Nauka 1990, 200 p.

Androhanov V. A., Ovsyannikova S. V., Kurachev V. M., Technozems: properties, regimes, functioning (Technosols: properties, modes, functioning), Novosibirsk: Nauka, 2000, 200 p.

Bahmet O. N., Strukturno-funkcional’naya organizaciya organoprofilej pochv lesnyh ekosistem Severo-Zapada Rossii (Structural and functional organization of soil organoprofiles of forest ecosystems in Northwest Russia), Avtoref. diss. dokt. biol. nauk (Abst. diss. doct. biol. sci.), Petrozavodsk, 2015, 49 p.

Bioraznoobrazie i funkcionirovanie lesnyh ekosistem (Biodiversity and functioning of forest ecosystems), N. V. Lukina (ed.), Moscow: KMK, 2021, 327 p.

Blagovidov N. L., Burkov G. L., Metodicheskie ukazaniya k proizvodstvu pochvennyh issledovanij i harakteristike uslovij mestoobitaniya lesa (Methodical instructions for the production of soil studies and characterization of forest habitat conditions), Leningrad: LTA, 1959. 30 p.

Bobrovskij M. V., Lesnye pochvy evropejskoj Rossii. Bioticheskie i antropogennye faktory formirovaniya (Forest soils of European Russia. Biotic and anthropogenic factors of formation), Moscow: KMK, 2010, 392 p.

Bogatyryov L. G., Demin V. V., Matyshak G. V., Sapozhnikova V. A., O nekotoryh teoreticheskih aspektah issledovaniya lesnyh podstilok (On some theoretical aspects of forest litter research), Lesovedenie, 2004, No 4, pp. 17–29.

Bogatyryov L. G., Fomina T. V., Harakteristika podstilok sosnyakov Prisurskogo lesnogo massiva (Characteristics of pine forest’s litters of the Prisursky forest massif), Vestnik Moskovskogo universiteta, Seriya 17, Pochvovedenie, 91, No 3, pp. 28–39.

Broll G., Brauckmann H.-J., Overesch M., Junge B., Erber C., Milbert, G., Baize D., Nachtergaele F., Topsoil characterization – Recommendations for revision and expansion of the FAO-Draft (1998) with emphasis on humus forms and biological features, Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 2006, Vol. 169, No 3, pp. 453–461.

Budyko M. I., Evolyuciya biosfery (Evolution of the biosphere), Leningrad: Gidrometeoizdat, 1984, 488 p.

Chertov O. G. O smyslovoj strukture naimenovanij taksonov pochvennyh klassifikacij (On the semantic structure soil classification taxa names), Voprosy lesnoj nauki, 2025, Vol. 8, No 1, Article 163, DOI: 10.31509/2658-607x-202581-163

Chertov O. G., Dyrenkov S. A., O klassifikacii lesnyh biogeocenozov Karel’skogo pereshejka (On the classification of forest biogeocenoses of the Karelian Isthmus), Trudy Petrozavodskoj lesnoj opytnoj stacii, 1973, Vol. 2, pp. 74–80.

Chertov O. G., Ekologiya lesnyh zemel’. Pochvenno-ekologicheskoe issledovanie lesnyh mestoobitanij (Ecology of forest lands. Soil-ecological study of forest sites), Leningrad: Nauka, 1981, 192 p.

Chertov O. G., Ekotopy tropicheskogo dozhdevogo lesa (Ecotopes of tropical rain forest), Leningrad: Nauka, 1985, 47 p.

Chertov O. G., Filippov G. V., Mel’nickaya G. B., Krupnomasshtabnoe kartirovanie pochv pri lesoustrojstve, Metodicheskie ukazaniya (Large-scale soil mapping in forest  inventory. Methodological Instructions), Leningrad: Len. NII lesn. hoz-va, 1978, 52 p.

Chertov O. G., Mel’nickaya G. B., Lamov A. K., Berg I. E., Opyt rabot po lesnoj tipologii na osnove kartirovaniya pochv i mestoobitanij (Experience of work on forest typology based on mapping of soils and sites), Sbornik statej po lesovodstvu, Leningrad: Len. NII lesn. hoz-va, 1974, No 17, pp. 24–47.

 Chertov O. G., Nadporozhskaya M. A., Development and application of humus form concept for soil classification, mapping and dynamic modelling in Russia, Applied Soil Ecology, 2017, Vol. 122, pp. 420–423, DOI: 10.1016/j.apsoil.2017.04.006

Chertov O. G., Nadporozhskaya M. A. Formy gumusa lesnyh pochv: koncepcii i klassifikacii (Humus forms of forest soils: concepts and classifications), Pochvovedenie, 2018, No 10, pp. 1202–1214.

Chertov O. G., Nadporozhskaya M. A., Palyonova M. M., Priputina I. V., Edafologiya v strukture pochvovedeniya i ekosistemnoj ekologii (Edaphology in the structure of soil science and ecosystem ecology), Russian Journal of Ecosystem Ecology, 2018, Vol. 3, No 3, DOI: 10.21685/2500-0578-2018-3-2

Chertov O. G., O ekologicheskih funkciyah i evolyucii pochv (On ecological functions and evolution of soils), Vestnik LGU, Ser. 3, 1990, No 2(10), pp. 75–81.

Chertov O. G., Opredelenie tipov gumusa lesnyh pochv (Determination of humus types in forest soils), Metodicheskie ukazaniya, Leningrad: Len. NII lesn. hoz-va, 1974, 16 p.

Chertov O. G., Razumovskij S. M., Ob ekologicheskoj napravlennosti processov razvitiya pochv (On the ecological orientation of soil development processes), Zhurnal obshchej biologii, 1980, Vol. 62, No 3, pp. 386–396.

Chertov O., Gorbushina A., Deventer B., A model for microcolonial fungi growth on rock surfaces, Ecological Modelling, 2004, Vol. 177, No 3-4, pp. 415–426, DOI: 10.1016/j.ecolmodel.2004.02.011

Chukov S. N., Primenenie metoda yadernogo magnitnogo rezonansa k izucheniyu organicheskogo veshchestva pochv (Application of the nuclear magnetic resonance method to the study of soil organic matter), Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta. Seriya biologicheskaya, 1997, No 4, pp. 50–59.

Danilov D. A., Yakovlev A. A., Zajcev D. A., Ivanov A. A., Izmeneniya v postagrogennyh pochvah v hode vosstanovleniya drevesnoj rastitel’nosti v usloviyah yugo-zapada Leningradskoj oblasti (Changes in postagrogenic soils during the restoration of woody vegetation in the southwest of the Leningrad region), 2024, Izvestiya SPbLTA, No 251, DOI: 10.21266/2079-4304.2024.251.97-122

Dobrovol’skij G. V., Karpachevskij L. O., Kriksunov E. A., Geosfery i pedosfera (Geospheres and pedosphere), Moscow, GEOS, 2010, 190 p.

Dobrovol’skij G. V., Pedosfera – obolochka zhizni planety Zemlya (The pedosphere is the shell of life on planet Earth), Biosfera, 2009, Vol. 1, No 1, pp. 6–14.

Dokuchaev V. V., Russkij chernozyom: Otchyot Vol’nomu ekonomicheskomu obshchestvu (Russian chernozem: Report to the Free Economic Society), St. Petersburg: Tip. Deklerona i Evdokimova, 1883, 376 p.

 Duchaufour Ph., Precis de Pedologie, 2nd edition, Paris: Masson, 1965, 482 p.

Dyrenkov S. A., Struktura i dinamika taezhnyh el’nikov (Structure and dynamics of taiga spruce forests), Leningrad: Nauka, 1984, 176 p.

Duchaufour F., Osnovy pochvovedeniya. Evolyuciya pochv (Fundamentals of Soil Science. Soil Evolution). Moscow: Progress, 1979, 592 p.

 Emmer I. M., Humus form and soil development during a primary succession of monoculture Pinus sylvestris forests on poor sandy substrates, Amsterdam, 1995, 135 p.

Evolyuciya pochv i pochvennogo pokrova. Teoriya, raznoobrazie prirodnoj evolyucii i antropogennyh transformacij pochv (Evolution of soils and soil cover. Theory, diversity of natural evolution and anthropogenic transformations of soils), V. N. Kudeyarov, I. V. Ivanov (eds.), Moscow: GEOS, 2015, 928 p.

Evolyuciya, funkcionirovanie i ekologicheskaya rol’ pochv kak komponentov biosfery (Evolution, functioning and ecological role of soils as components of the biosphere), A. O. Alekseev (ed.), Moscow: KMK, 2020, 290 p.

Fedorchuk V. N., Neshataev V. Yu., Kuznecova M. L., Lesnye ekosistemy severo-zapadnyh rajonov Rossii. Tipologiya, dinamika, hozyajstvennye osobennosti (Forest ecosystems of northwestern Russia. Typology, dynamics, and economic characteristics), O. G. Chertov (ed.), St. Petersburg: St. Petersburg Research Institute of Forestry, 2005, 381 p.

Fokin A. D., Dinamicheskaya harakteristika gumusovogo profilya podzolistoj pochvy (Dynamic characteristics of the humus profile of podzolic soil), Izvestiya Timiryazevskoj sel’skohozyajstvennoj akademii, 1975, No 4, pp. 80–88.

Fridland V.  M., Pochvy i kory vyvetrivaniya vlazhnyh tropikov (Soils and weathering crusts of the humid tropics), AN SSSR, Pochvennyj in-t im. V. V. Dokuchaeva, Moscow: Nauka, 1964, 312 p.

Gerasimova M. I., Nuzhen li uroven’ roda v klassifikacii pochv Rossii? (Is level ROD (genus) nessesary in Russian soil classification?) Byulleten’ Pochvennogo instituta im. V. V. Dokuchaeva, 2018, Vyp. 95, pp. 90–98, DOI: 10.19047/0136-1694-2018-95-90-98

Glazovskaya M. A., Geohimiya prirodnyh i tekhnogennyh landshaftov SSSR (Geochemistry of natural and technogenic landscapes of the USSR), Moscow: Vysshaya shkola, 1988. 327 p.

Gorshkov V. G., Fizicheskie i biologicheskie osnovy ustojchivosti zhizni (Physical and biological foundations of life sustainability), Moscow, 1995, 470 p.

Green R. N., Trowbridge R. L., Klinka K., Towards a taxonomic classification of humus forms, Forest Science, 1993, Vol. 39, No 1, pp. 1–56.

Grigor’ev G. I., Diagnosticheskie pokazateli stepeni okul’turennosti dernovo-podzolistyh, svetlo-seryh i seryh lesnyh suglinistyh pochv (Diagnostic indicators of the degree of agronomic improvement of sod-podzolic, light gray and gray forest loamy soils), Teoreticheskie osnovy i metody opredeleniya optimal’nyh parametrovsvojstv pochv, Moscow, 1980, pp. 21–29.

Grishina L. A., Gumusoobrazovanie i gumusnoe sostoyanie pochv (Humus formation and humus state of soils), Moscow: MGU, 1986, 244 p.

Grishina L. A., Orlov D. S., Sistema pokazatelej gumusnogo sostoyaniya pochv (System of indicators of humus status of soils), Problemy pochvovedeniya (Sovetskie pochvovedy k II Mezhdunarodnomu kongressu pochvovedov v Kanade, 1978), Moscow: 1978, pp. 42–47.

Hitrov N. B., Gerasimova M. I., Predlagaemye izmeneniya v klassifikacii pochv Rossii: diagnosticheskie priznaki i pochvooobrazuyushchie porody (Proposed changes in the classification of soils of Russia: diagnostic features and parent rocks), Pochvovedenie, 2022, No 1, pp. 3–14, DOI: 10.31857/S0032180X22010087

 Humusica – Terrestrial Natural Humipedons, A. Zanella, J. Ascher-Jenull (eds.), Applied Soil Ecology, 2018, Vol. 122, Part I, II, III.

IUSS Working Group WRB. World Reference Base for Soil Resources. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps, 4th edition, International Union of Soil Sciences (IUSS), Vienna, Austria, 2022, DOI: 10.29003/m4174.978-5-317-07235-3.

Kalinina O., Chertov O., Nadporozhskaya M., Giani L., Properties of soil organic matter of Plaggic Anthrosols from Northwest Germany, Northwest and North Russia, Archives of Agronomy and Soil Science, 2009, Vol. 55, No 5, pp. 477–492, DOI: 10.1080/03650340802637733

Karpachevskij L. O., Les i lesnye pochvy (Forest and forest soils), Moscow: Lesnaya promyshlennost’, 1981, 264 p.

Karpachevskij L. O., Stroganova M. P., Targul’yan V. O., Vasenev I. I., Goncharuk N. Yu., Pochvennye mikrosukcessii v klimaksnyh el’nikah yuzhnoj tajgi (Soil microsuccessions in climax spruce forests of the southern taiga, Istoriya razvitiya pochv SSSR v golocene (History of soil development in the USSR in the Holocene), Pushchino: AN SSSR, 1984, pp. 68–69.

Klassifikaciya i diagnostika pochv Rossii (Classification and diagnostics of soils in Russia), L. L. Shishov, V. D. Tonkonogov, I. I. Lebedeva, M. I. Gerasimova (compl.), Smolensk: Ojkumena, 2004, 342 p.

Klinka K., Krestov P., Fons J., Chourmouzis C., Towards a taxonomic classification of humus forms: Third approximation, Scientia Silvia, 1997, No 9, pp. 1–5.

Kõlli R., Köster T., Interrelationships of humus cover (pro humus form) with soil cover and plant cover: humus form as transitional space between soil and plant, Applied Soil Ecology, 2018, Vol. 123, pp. 451–454.

Komarov A., Chertov O., Bykhovets S., Shaw C., Nadporozhskaya M., Frolov P., Shashkov M., Shanin V., Grabarnik P., Priputina I., Zubkova E., Romul_Hum model of soil organic matter formation coupled with soil biota activity. I. Problem formulation, model description, and testing, Ecological Modelling, 2017, Vol. 345, pp. 113–124, DOI: 10.1016/j.ecolmodel.2016.08.007

Kostychev P.  A., Pochvy chernozemnoj oblasti Rossii, ih proiskhozhdenie, sostav i svojstva (Soils of the chernozem region of Russia, their origin, composition and properties), St. Petersburg: Izd. Devriena, 1886, 231 p.

Kovda V.  A., Biogeohimiya pochvennogo pokrova (Biogeochemistry of soil cover), Moscow, 1985, 493 p.

Kruedener A. A., Osnovy klassifikacii tipov nasazhdenij. Materialy po izucheniyu russkogo lesa (Basics of classification of stand types. Materials on the study of the Russian forest), Petrograd, 1916, 190 p.

Kubiena W. L., The soils of Europe. London: Thomas Murby Co., 1953, 318 p.

Lebedeva H. H., Tonkonogov V. D., Gerasimova M. I., Opyt razrabotki faktornoj klassifikacii pochv (Experience in developing a factor classification of soils), Pochvovedenie, 2000, No 2, pp. 148–157.

Lehmann J., Kleber M., The Contentious Nature of Soil Organic Matter, Nature, 2015, Vol. 528, pp. 60–68, DOI: 10.1038/nature16069

Lessovaia S., Chertov O., Goryachkin S., Specificity of pedogenesis in shallow soils on massive rocks of East Fennoscandia, Agricultural Sciences/Zemès ukio Mokslai, 2008, Vol. 12, No 3, pp. 80–86.

Lukina N. V., Bartalev S. A., Geras’kina A. P., Plotnikova A. S., Gornov A. V., Ershov D. V., … & Ruchinskaya E. V., Rol’ starovozrastnyh lesov v akkumulyacii i hranenii ugleroda (The role of old-growth forests in carbon accumulation and storage), Izvestiya Rossijskoj akademii nauk. Seriya geograficheskaya, 2023, Vol. 87, No 4, рр. 536–557.

Lukina N. V., Geraskina A. P., Kuznecova A. I., Smirnov V. E., Gornov A. V., Shevchenko N. E., Tihonova E. V., Funkcional’naya klassifikaciya lesov: aktual’nost’ i podhody k razrabotke (Functional classification of forests: relevance and approaches to development), Lesovedenie, 2021, No 6, pp. 566–580.

Lukina N. V., Kuznecova A. I., Geraskina A. P., Smirnov V. E., Ivanova V. N., Teben’kova D. N., Gornov A. V., Shevchenko N. E., Tihonova E. V., Neuchtennye faktory, opredelyayushchie zapasy ugleroda v lesnyh pochvah, (Unaccounted factors determining carbon reserves in forest soils), Meteorologiya i gidrologiya, 2022, No 10, pp. 92–110.

Lukina N. V., Nikonov V. V., Biogeohimicheskie cikly v lesah Severa v usloviyah aerotekhnogennogo zagryazneniya (Biogeochemical cycles in northern forests under conditions of aerotechnogenic pollution), Apatity: Kol’skij nauchnyj centr RAN, 1996, 192 р.

Lukina N. V., Nikonov V. V., Pitatel’nyj rezhim lesov severnoj tajgi: prirodnye i tekhnogennye aspekty (Nutrient regime of northern taiga forests: natural and technogenic aspects), Apatity: Kol’skij nauchnyj centr RAN, 1998, 315 р.

Lukina N. V., Orlova M. A., Bahmet O. N., Tihonova E. V., Teben’kova D. N., Kazakova A. I., Kryshen’ A. M., Gornov A. V., Smirnov V. E., Shashkov M. P., Ershov V. V., Knyazeva S. V., Vliyanie rastitel’nosti na harakteristiki lesnyh pochv Respubliki Kareliya (Influence of vegetation on the characteristics of forest soils of the Republic of Karelia), Pochvovedenie, 2019, No 7, pp. 827–842.

Lukina N. V., Orlova M. A., Isaeva L. G., Plodorodie lesnyh pochv kak osnova vzaimosvyazi pochva-rastitel’nost’ (Fertility of forest soils as a basis for soil-vegetation relationships), Lesovedenie, 2010, No 5, pp. 45–56.

Lukina N. V., Polyanskaya L. M., Orlova M. A., Pitatel’nyj rezhim pochv severotaezhnyh lesov (Nutrient regime of soils of northern taiga forests), Moscow: Nauka, 2008, 341 р.

Lukina N. V., Tikhonova E. V., Danilova M. A., Bakhmet O. N., Kryshen A. M., …, & Zukert N. V., Associations between forest vegetation and the fertility of soil organic horizons in northwestern Russia, Forest Ecosystems, 2019, pp. 1–19, doi: 10.1186/s40663-019-0190-2

Lukina N. V., Vliyanie sovremennyh izmenenij klimata na lesnye pochvy (The impact of modern climate change on forest soils), Seminar Instituta global’nogo klimata i ekologii imeni akademika Yu. A. Izraelya, IGKE, 2025, URL: clck.ru/3PJV2o (2025, 01 July).

Mahonina G. I., Nachal’nye processy pochvoobrazovaniya v tekhnogennyh ekosistemah Urala (Initial processes of soil formation in technogenic ecosystems of the Urals), Avtoref. diss. dokt. biol. nauk (Abst. diss. doct. biol. sci.), Tomsk, 2004, 38 p.

Malysheva N. V., Filipchuk A. N., Zolina T. A., Kinigopulo P. S., SHalimova E. M., Popik S. A., Sil’nyagina G. V., Analiz zarubezhnogo opyta nacional’nyh inventarizacij lesov: metody, vyborka, rezul’taty i mezhdunarodnaya statistika (Analysis of foreign experience of national forest inventories: methods, sampling, results and international statistics), Lesohozyajstvennaya informaciya, 2022, No 2, pp. 90–132, DOI: 10.24419/LHI.2304-3083.2022.2.08

Min’kovskij G. M., Shoba S. A., Morfologiya i klassifikaciya organoprofilej pochv yuzhnoj tajgi (Morphology and classification of soil organoprofiles in the southern taiga), Pochvovedenie, 1994, No 9, pp. 90–101.

Min’kovskij G. M., Shoba S. A., Morfostrukturnye podhody k tipizacii organoprofilej pochv (Morphostructural approaches to the typology of soil organoprofiles), Pochvovedenie, 1995, No 10, pp. 1271–1283.

Mirovaya referativnaya baza pochvennyh resursov. Mezhdunarodnaya sistema pochvennoj klassifikacii dlya diagnostiki pochv i sostavleniya legend pochvennyh kart (World database of soil resources. International system of soil classification for soil diagnostics and compilation of soil map legends: translate from English), M. I. Gerasimova, P. V. Krasil’nikov (eds.), 4th edition, Mezhdunarodnyj soyuz nauk o pochve, Moscow: MAKS Press, 2024, 248 p.

Müller P. E., Studien über die natürlichen Humusformen und deren Entwicklung auf Vegetation und Boden, Berlin, 1887, 324 p.

Nadporozhskaya M. A., Mohren G. M. J., Chertov O. G., Komarov A. S., Mikhailov A. V., Dynamics of soil organic matter in primary and secondary forest succession on sandy soils in The Netherlands: An application of the ROMUL model, Ecological Modelling, 2006, Vol. 190, pp. 399–418, DOI: 10.1016/j.ecolmodel.2005.03.025

Odum Yu., Ekologiya (Ecology), Vol. 2, Moscow, Mir, 1986, 376 p.

Orlov D. S., Biryukova O. N., Suhanova N. I., Organicheskoe veshchestvo pochv Rossijskoj Federacii (Organic matter of soils of the Russian Federation), Moscow: Nauka, 1996, 256 p.

Perel’man A. I., Geohimiya landshafta (Geochemistry of the landscape), Moscow: Vysshaya shkola, 1975, 341 p.

Piccolo A., Spaccini R., Savy D., Drosos M., Cozzolino V., The Soil Humeome: Chemical structure, functions and technological perspectives, In: Sustainable Agrochemistry / Vaz Jr. Silvio (ed.), Springer, Cham, 2019, DOI: 10.1007/978-3-030-17891-8_7

Polevoj opredelitel’ pochv (Field soils guide), Moscow: Pochvennyj in-t im. V. V. Dokuchaeva, 2008, 182 p.

Ponge J.-F., Humus forms in terrestrial ecosystems: a framework to biodiversity, Soil Biology and Biochemistry, 2003, Vol. 35, No 7, pp. 935–945, DOI: 10.1016/s0038-0717(03)00149-4.hal-00498465

Ponomareva V. V., Teoriya podzoloobrazovatel’nogo processa (Theory of the podzol-forming process), Moscow-Leningrad: Nauka, 1964, 379 р.

Prokashev A. M., Pochvy so slozhnym organoprofilem yuga Kirovskoj oblasti (Soils with a complex organoprofile in the south of the Kirov region), Kirov, 1999, 176 p.

Razumovskij S. M., Izbrannye Trudy (Selected works), Moscow: KMK, 1999, 560 р.

Reintam L., Elmar K., Rooma I., Development of soil organic matter under pine on quarry detritus of open-cast oil-shale mining, Forest Ecology and Management, 2002, Vol. 171, pp. 191−198.

Rode A. A., Genezis pochv i sovremennye faktory pochvoobrazovaniya (Soil genesis and modern factors of soil formation), Moscow: Nauka, 1984, 256 p.

Rodin L. E., Bazilevich N. I., Dinamika organicheskogo veshchestva i biologicheskij krugovorot zol’nyh elementov i azota v osnovnyh tipah rastitel’nosti zemnogo shara (Dynamics of organic matter and biological cycle of ash elements and nitrogen in the main vegetation types of the globe), Akad. nauk SSSR. Botan. in-t im. V. L. Komarova, Moscow-Leningrad: Nauka, 1965, 253 p.

Semenov V. M, Kogut B. M., Pochvennoe organicheskoe veshchestvo (Soil Organic Matter), Moscow: GEOS, 2015, 233 p.

Semenov V. M., Lebedeva T. N., Sokolov D. A., Zinyakova N. B., Lopes de Gerenyu V. O., Semenov M. V., Izmerenie pochvennyh pulov organicheskogo ugleroda, vydelennyh bio-fiziko-himicheskimi sposobami frakcionirovaniya (Measurement of the soil organic carbon pools isolated using bio-physical-chemical fractionation methods), Pochvovedenie, 2023, No 9, pp. 1155–1172, DOI: 10.31857/S0032180X23600427

Shanin V. N., Frolov P. V., Priputina I. V., Chertov O. G., Byhovec S. S., Zubkova E. V., Portnov A. M., Frolova G. G., Stamenov M. N., Grabarnik P. Ya., Modelirovanie dinamiki lesnyh ekosistem s uchyotom ih strukturnoj neodnorodnosti na raznyh funkcional’nyh i prostranstvennyh urovnyah (Modeling the dynamics of forest ecosystems taking into account their structural heterogeneity at different functional and spatial levels), Voprosy lesnoj nauki, 2022, Vol. 6, No 3, DOI: 10.31509/2658-607x-202252-112

Shoba S. A., Morfogenez pochv lesnoj zony (Morphogenesis of soils in the forest zone), Avtoref. diss. dokt. biol. nauk (Abst. diss. doct. biol. sci.), Moscow, 1988, 48 p.

Shumakov B. C., Principy klassifikacii, nomenklatury i kartirovaniya lesnyh podstilok (Principles of classification, nomenclature and mapping of forest litter), Sbornik rabot po lesnomu hozyajstvu, Vyp. 35, Moscow–Leningrad: Goslesbumizdat, 1958, рр. 199–216.

Sibircev N. M., Pochvovedenie (Soil Science), St. Petersburg: Izd. Skvorcova, 1899, 360 p.

Smirnova O. V., Populyacionnaya organizaciya biocenoticheskogo pokrova lesnyh landshaftov (Population organization of the biocenotic cover of forest landscapes), Uspekhi sovremennoj biologii, 1998, Vol. 118, No 2, pp. 148–165.

Smirnova O. V., Toropova N. A., Potencial’naya rastitel’nost’ i potencial’nyj ekosistemnyj pokrov (Potential vegetation and potential ecosystem cover), Uspekhi sovremennoj biologii, 2016, Vol. 136, No 2, pp. 199–211.

Smirnova O. V., Toropova N. A., Sukcessiya i klimaks kak ekosistemnyj process (Succession and climax as an ecosystem process), Uspekhi sovremennoj biologii, 2008, Vol. 128, No 2, pp. 129–144.

Sokolov I. A., Pochvoobrazovanie i ekzogenez (Soil formation and exogenesis), Moscow, 1997, 244 p.

Solodovnikov A. N., Modeli nachal’nogo razlozheniya hvoi sosny obyknovennoj v srednetaezhnyh usloviyah Vostochnoj Fennoskandii (Models of initial decomposition of Scots pine needles in the middle taiga conditions of Eastern Fennoscandia), Byulleten’ Pochvennogo instituta im. V. V. Dokuchaeva, 2025, Vyp, 122, pp. 41–61, DOI: 10.19047/0136-1694-2025-122-41-61

Sukachev V. N., Dylis N. V., Osnovy lesnoj biogeocenologii (Fundamentals of forest biogeocenology), Moscow: Nauka, 1964, 573 p.

Targul’yan V. O., Teoriya pedogeneza i evolyucii pochv (Theory of pedogenesis and soil evolution), Moscow: GEOS, 2019, 295 p.

Tomashunas V. M., Abakumov E. V., Organoprofili pochv poluostrovov Yamal i Gydan (Soil organoprofiles of the Yamal and Gydan peninsulas), Mezhdunarodnaya nauchn. konf. «Ekologiya i biologiya pochv» (International Scientific Conference «Ecology and Biology of Soils»), Rostov-na-Donu, 2014, pp. 364–365.

Trofimov S. S., Taranov S. A., Naplekova N. N., Fatkulin F. A., Gumusoobrazovanie v tekhnogennyh ekosistemah (Humus formation in pollution-induced ecosystems), Novosibirsk: Nauka, 1986, 126 p.

Tyurin I. V., Ponomaryova V. V., Materialy po izucheniyu gumusa lesnyh pochv (Materials to the forest soils humus investigation), Trudy Leningradskoj lesotekhnicheskoj akademii, 1940, Vyp. 56, p. 3–49.

Uzhegova I. A., Mahonina G. I., Nachal’nye processy pochvoobrazovaniya na otvalah Pervoural’skogo mestorozhdeniya zheleznyh rud (Initial processes of soil formation on the dumps of the Pervouralsk iron ore deposit), Pochvovedenie, 1984, No 11, pp. 14−21.

Vasenev I. I., Pochvennye sukcessii (Soil successions), Moscow: LKI, 2008, 400 p.

Vasenev I. P., Targul’yan V. O., Vetroval i taezhnoe pochvoobrazovanie (Windfall and taiga soil formation), Moscow: Nauka, 1995, 247 p.

Vernadsky V. I., Biosfera (Biosphere) Leningrad: Nauch. him.-tekhnol. izd-vo, 1926, 147 p.

Vernadsky V. I., Zhivoe veshchestvo i biosfera (Living substance and biosphere), Moscow: Nauka, 1994, 671 p.

Wachendorf C., Milbert G., Broll G., Frank T., Graefe U., Beylich A., A concept for a consolidated humus form description – An updated version of the German humus form systematics, International Journal of Plant Biology, 2023, Vol. 14, No 3, pp. 658–686.

Waksman S. A., Gumus: Proiskhozhdenie, himicheskij sostav i znachenie ego v prirode (Humus: Origin, chemical composition and its significance in nature), Moscow: Sel’hozgiz, 1937, 471 p.

Wilde S. A., Forest soils: origin, properties, relation to vegetation and silvicultural management, New York: Wiley & Sons, 1958, 537 p.

Williams V. R., Pochvovedenie. Izbrannye sochineniya (Soil science. Selected works), Moscow: Yurajt, 2025, 344 p.

Yarilov A. A., Pedologiya kak samostoyatel’naya estestvennonauchnaya disciplina o zemle
(Pedology as an independent natural science discipline about the earth), Yur’ev (Tartu): Izd. Yur’evskogo un-ta. 1904 –1905, Part 1, 480 p.; Part 2, 244 p.

Zanella A., Ponge J.-F., Briones M. J. I., Terrestrial humus systems and forms – Biological activity, space-time dynamics, Applied Soil Ecology, 2018, Vol. 122, Part 1, pp. 103–137, DOI: 10.1016/j.apsoil.2017.07.020

Zanella A., Ponge J.-F., Jabiol B., Van Delft B., De Waal R., Katzensteiner K., … & Hager H., Standardized Morpho-Functional Classification of the Planet’s Humipedons, Soil Systems, 2022, Vol. 6, No 3, Article 59, DOI: 10.3390/soilsystems6030059

Reviewers:     D. Sc. (Biology), Corresponding Member, Russian Academy of Sciences (RAS) P. S. Krasilnikov, D. Sc. (Biology), Professor M. I. Gerasimova

[1] This paper is based on the results of many years of research by the authors, therefore it refers to a significant number of their publications, as well as contains references to long-standing works of classics, which is necessary to highlight the proposed approach. The authors are grateful to the editors and reviewers for their understanding.

[2] The term «organogenesis» is more concise, but it has been already used in zoology and medicine, where it stands for the formation of organs in embryos. By the way, the term «pedogenesis» meaning one of the types of parthenogenesis, has been also used in zoology since the 19th century.

© 2025         А. Н. Борисов*, В. В. Иванов, С. К. Фарбер, Н. С. Кузьмик

Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН – Обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН, Российская Федерация, 660036, Красноярск, Академгородок 50/28

 *E-mail: alnik_borisov@mail.ru

Поступила в редакцию: 04.10.2024

После рецензирования: 24.11.2024

Принята к печати: 27.05.2025

Произведена оценка углеродного пула репрезентативных древостоев в северной, средней и южной подзонах тайги Средней Сибири на территории Красноярского края. Площадь этих таежных регионов составляет 87.5% от всей территории Средней Сибири, и они вносят основной вклад в депонирование углерода на этой территории. Содержание углерода в древесине определено методом конверсионных коэффициентов. Суммарная масса депонированного углерода в репрезентативных древостоях северной тайги равна 73970 тыс. т., в древостоях средней тайги эта величина равна 1257101 тыс. т., а для южной тайги – 2766554 тыс. т. Среднее значение массы депонированного углерода для зоны северной тайги составляет 13.2 т га^-1, для средней тайги эта величина равна 44.6 т га^-1, а для южной тайги – 64.5 т га^-1. Такие различия обусловлены особенностями природно-климатических условий и, как следствие, разной продуктивностью древостоев, формируемых в рассматриваемых подзонах таежной зоны Средней Сибири. Фракционный состав углеродного пула зависит от многих показателей,  прежде всего от класса бонитета, полноты и густоты древостоя. Для всех рассмотренных репрезентативных древостоев основной вклад в депонирование углерода приходится на ствол и корни деревьев. Для северной тайги на долю стволов приходится от 49.9% до 66.7% депонированного углерода, а на корни от 18.1% до 34.8%. Для средней тайги эти значения составляют от 53.8% до 70.4% для стволов и от 13.2 до 33.4% для корней. Для южной тайги доля депонированного углерода в стволах составляет от 53.4% до 69.6%, а в корнях от 17.7% до 31.9%. Полученные данные по углеродному пулу древостоев таежной зоны Средней Сибири важны для понимания процессов углеродного обмена в лесных экосистемах, а также для разработки эффективных стратегий по сохранению и управлению лесными массивами в контексте изменения климата.

Ключевые слова: Средняя Сибирь, углеродный пул древостоев, фракционный состав углеродного пула.

Углеродный цикл – это сложный процесс обмена углеродом между атмосферой, океанами, наземными экосистемами, который имеет огромное значение для поддержания устойчивости климата и биоразнообразия нашей планеты. Одним из ключевых компонентов углеродного цикла являются лесные экосистемы, способные поглощать и удерживать значительные объемы углерода. Леса играют важную роль в смягчении эффектов изменения климата, поскольку способны поглощать углерод из атмосферы в процессе фотосинтеза и удерживать его в биомассе и почвах. Наряду с регулированием цикла углерода, леса выполняют другие экосистемные функции — обеспечение древесиной, создание и поддержание биологического разнообразия и др. Однако изменения в использовании земель, а также климатические факторы могут существенно влиять на углеродный пул древостоев и привести к его деградации или утрате. Сибирь, как один из крупнейших регионов мира, занимает огромную территорию с богатыми лесными ресурсами. Древостои Средней Сибири, с их большими площадями тайги, могут значительно влиять на глобальный углеродный баланс. Изучение углеродного пула древостоев Средней Сибири имеет важное значение для научного понимания процессов углеродного обмена в лесных экосистемах.

Данные по структуре углеродного пула по таким фракциям, как ствол, корни, ветки, хвоя и листва важны для понимания роли лесных экосистем в углеродном обмене. Каждая из этих фракций вносит свой вклад в общий углеродный баланс древостоев и имеет свои особенности в цикле углерода. Корни являются ключевым элементом для поставки необходимых питательных веществ деревьям и обеспечивают устойчивость лесных экосистем. Изучение содержания и запасов углерода в корнях позволяет оценить их вклад в общий углеродный пул древостоев. Ветви, хвоя и листья также играют важную роль в углеродном обмене лесных экосистем. Изучение структуры углеродного пула по различным фракциям позволяет не только оценить общий объем углерода, накапливающегося в лесах Сибири, но и выявить особенности его распределения по фракциям. Анализ соотношения между различными компонентами древостоев помогает лучше понять процессы углеродного обмена и разработать эффективные стратегии по сохранению и управлению лесными ресурсами. Таким образом, изучение структуры углеродного пула по различным фракциям древостоев Сибири является необходимым шагом для полного понимания углеродного цикла в лесных экосистемах этого региона.

Цель исследования — оценка углеродного пула репрезентативных древостоев таежной зоны Средней Сибири, расположенной на территории Красноярского края и анализ его фракционной структуры.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Изучение растительных сообществ на уровне природных зон требует большой предварительной работы по интеграции данных массовой таксации в лесничествах. Этот подход был осуществлен в рамках международного проекта «Лесные ресурсы, проблемы окружающей природной среды и социально-экономического развития Сибири», выполненного под руководством д.б.н. А. З. Швиденко (Nilsson, Isaev, 1992). Материалы лесоустройства лесничеств содержат основные сведения о землях и растительном покрове. Растительные сообщества изучаются по данным массовой таксации путем их генерализации на уровне лесничеств. В данном случае требуется гораздо более высокий уровень генерализации – уровень природных подзон. Обобщение характеристик растительных сообществ по подзонам произведено по укрупненным выделам. Контурное и аналитическое дешифрирование укрупненных выделов выполнено по результатам анализа данных массовой таксации лесничеств. Характеристика растительных сообществ и распределение их площадей по природным подзонам получена на основе данных экорегионов. Картографирование растительных сообществ произведено методами ГИС-технологий с помощью программы ArcGis.

Объектами настоящего исследования служат входящие в состав Средней Сибири репрезентативные древостои подзон северной, средней и южной тайги, расположенные на территории Красноярского края. Репрезентативные древостои выбраны по критерию наибольшей представленности породы и классов бонитета в пределах подзон. В лесах северной тайги представлены березовые, еловые, кедровые и лиственничные древостои. Природно-климатические условия обусловливают формирование древостоев низкой продуктивности IV–Vб классов бонитета и относительной полнотой 0.3–0.7. В подзоне средней тайги перечень пород расширяется за счет присутствия пихтовых и сосновых древостоев. Класс бонитета репрезентативных древостоев этой зоны находится в диапазоне III–Vа при относительной полноте от 0.3 до 0.8. К репрезентативным древостоям южной тайги также относятся и осинники. Древостои этой подзоны имеют более высокую продуктивность, и при относительной полноте 0.3–0.8 здесь преобладают древостои I –III классов бонитета.

Среди методов оценки углерода наиболее распространены: метод инвентаризации древесины и почв; геоинформационное моделирование; дистанционное зондирование (Филипчук и др., 2016; Birdsey et al., 2006; Salunkhe et al., 2023). Одним из ключевых подходов к определению запасов углерода в древесине является метод конверсионных коэффициентов (КК), успешно применяемый в многочисленных работах и рекомендованный руководством МГЭИК (Замолодчиков и др., 2003; Руководящие…, 2003). С этой целью в работе используются данные, полученные методом лесных инвентаризаций. Метод КК является относительно простым, широко используется при оценке углеродного пула в лесных массивах и основан на расчетах запаса углерода в древостоях по массе стволов, коры, корней, ветвей, хвои и листвы в абсолютно сухом состоянии (Швиденко и др., 2008; Филипчук и др., 2016). В этих работах предлагаются модели для вычисления массы различных фракций, основанные на анализе большого массива региональных фактических данных. Модели учитывают: породу; запас древостоя; средний возраст древостоя; класс бонитета; относительную полноту. На первом этапе оценки пулов углерода для репрезентативных древостоев рассчитывается абсолютно сухая фитомасса древостоев, по отдельным фракциям (ствол, кора, корни, ветви и хвоя или листва). В этом случае доля углерода по отношению к массе фракций практически не меняется: для хвои – 0.45, а для остальных фракций – 0.5 (Филипчук и др., 2016; Распоряжение…, 2021).

Фитомасса фракций древостоев рассчитана посредством моделей, обладающих высоким уровнем общности и хорошо согласующихся с региональными фактическими данными. Расчеты массы фракций в абсолютно сухом состоянии для всех древостоев, за исключением сосновых, выполнены в соответствии с уравнением (Швиденко и др., 2008):

\( M_{fr} = G \times C_0 \times A^{c_1} \times B^{c_2} \times P^{c_3} \times \exp^{(c_4 \times A + c_5 \times P)} \) (1)

где: М_fr – масса фракции фитомассы, т га^-1; G — запас древостоя, м³ га^-1; А – средний возраст древостоя, лет; B – код класса бонитета; P – относительная полнота; С – коэффициенты.

Коды бонитета – целые числа от 3 для класса бонитета Ic до 12 для класса бонитета Vb. Коэффициенты С₀ – С₅ для расчета массы фракций фитомассы меняются от вида фракции и породы древостоя. Для сосновых древостоев расчеты выполнены в соответствии с уравнением (Швиденко и др., 2008):

\( M_{fr} = G \times C_0 \times B^{c_1} \times A^{(c_2 + c_3 \times P + c_4 \times P^2)} \) (2)                  (2)

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Северная тайга Средней Сибири. Из 59100 тыс. га территории северной тайги покрытая лесом площадь составляет 30250 тыс. га (51.2%). Репрезентативные древостои северной тайги представлены берёзой, елью, кедром и лиственницей, которые имеют низкую продуктивность с классом бонитета V – Vб и невысокую относительную полноту от 0.3 до 0.7, а для редин полнота не превышает 0.2 (табл. 1).

Таблица 1. Запасы углерода в репрезентативных древостоях северной тайги

Примечание: листв. — лиственница.

Рассчитанная величина углеродного пула на этой территории составляет 831455 тыс. т. Таким образом, в среднем на 1 га приходится 27.5 тонн депонированного в древостое углерода. Площадь редин северной тайги составляет 5554 тыс. га. На этой территории, в соответствии с расчетами, депонировано 73970 тыс. т. углерода, что составляет в среднем 13.2 т га^-1. Величины депонированного углерода по породам репрезентативных древостоев представлены на рис. 1, а фракционный состав углеродного пула показан на рис. 2.

Рисунок 1. Запасы углерода в древостоях преобладающих пород репрезентативных северотаежных лесов

Рисунок 2. Фракционный состав углеродного пула древостоев преобладающих пород северотаежных лесов

На долю лиственничных древостоев приходится 74.5% от общего углеродного пула. Для березы, ели и кедра эта величина составляет 9.6%, 13.2% и 2.9% соответственно. Анализ фракционного состава углеродного пула показал, что он зависит от таксационных характеристик древостоя. Доля углерода, приходящаяся на стволовую древесину (здесь и далее приводятся данные для стволов в коре), составляет от 48.5% до 62.3% суммарной величины для всех фракций. Для крон эта величина находится в пределах от 8.5% до 14.6%, а для корней – от 17% до 31.4%.

Средняя тайга Средней Сибири. Площадь территории средней тайги равна 33340 тыс. га, из которой покрытая лесом площадь составляет 28174 тыс. га (84.5%). Репрезентативные древостои средней тайги имеют бонитет III — V класса при относительной полноте до 0.8. Рассчитанная величина углеродного пула на этой территории равна 1257101 тыс. т. (табл. 2). Таким образом, в среднем на 1 га приходится 44.6 т депонированного углерода.

Таблица 2. Запасы углерода в репрезентативных древостоях средней тайги

Примечание: листв. — лиственница.

Величины депонированного углерода по породам репрезентативных древостоев представлены на рис. 3. На долю лиственничных и кедровых древостоев приходится 55.3% и 25.4% от общего углеродного пула соответственно. Вклад остальных пород составляет: 8.5% – ель; 6.7% – береза; 0.05% – пихта. Фракционный состав углеродного пула показан на рис. 4.

Рисунок 3. Запасы углерода в древостоях преобладающих пород репрезентативных среднетаежных лесов

Рисунок 4. Фракционный состав углеродного пула древостоев преобладающих пород репрезентативных среднетаежных лесов

Доля углерода, приходящаяся на стволовую древесину в рассматриваемых древостоях, составляет от 54.7% до 68.8% суммарной величины для всех фракций. Для крон эта величина варьирует в пределах от 10.4% до 6.3%, а для корней — от 14.9% до 32.6%.

Южная тайга Средней Сибири. Площадь южной тайги составляет 48393 тыс. га, из них доля покрытых лесом территорий равна 88.7%, что составляет 42908 тыс. га. Репрезентативные древостои южной тайги характеризуются высокой продуктивностью. В основном это древостои I–IV классов бонитета с относительной полнотой от 0.6 до 0.7 (табл. 3).

Таблица 3. Запасы углерода в репрезентативных древостоях южной тайги

Примечание: листв. — лиственница.

Рассчитанная величина углеродного пула на этой территории равна 2766554 тыс. т. Таким образом, в среднем на 1 га приходится 64.5 т. депонированного углерода. Величины депонированного углерода по породам представлены на рис. 5, а фракционный состав углеродного пула показан на рис. 6.

Рисунок 5. Запасы углерода в древостоях преобладающих пород репрезентативных южнотаежных лесов

Рисунок 6. Фракционный состав углеродного пула древостоев преобладающих пород репрезентативных южнотаежных лесов

Наибольший вклад в углеродный пул вносят сосновые и кедровые древостои, на которые приходится соответственно 25% и 20.9% от общей величины. На березу, пихту и лиственницу приходится 17%, 16.7% и 13.4% соответственно. Вклад еловых древостоев в углеродный пул составляет 4.8%, а осиновых – 2%. Доля углерода, приходящаяся на стволовую древесину в репрезентативных древостоях южной тайги, составляет от 53.4% до 69.6% суммарной величины для всех фракций. Для коры эта величина находится в пределах от 5.8% до 12.5%, для крон – от 8.4 до 19.2, а для корней – от 17.7% до 33.1%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Бореальные леса могут существенно влиять на глобальный углеродный баланс. Средняя Сибирь занимает значительную территорию, охватывающую разные подзоны тайги с разнообразными природно-климатическими условиями, влияющими на характеристики лесов. Это в первую очередь сказывается на характеристиках лесного фонда. Основной вклад в депонирование углерода вносят древостои лесов северной, средней и южной тайги, площадь которых составляет 87.5% от всей территории Средней Сибири. В связи с этим таежные леса Средней Сибири играют важнейшую экосистемную роль в поглощении и удерживании значительных объемов углерода. В результате особенностей природно-климатических условий на территории этих подзон сформировались древостои, значительно различающиеся по продуктивности. При классе бонитета IV–Vб древостоев подзоны северной тайги их относительная полнота составляет 0.3–0.7. Класс бонитета репрезентативных древостоев подзоны средней тайги варьирует в диапазоне III–Vа при относительной полноте от 0.3 до 0.8. Древостои южной тайги обладают более высокой продуктивностью: при относительной полноте 0.3–0.8 они характеризуются I–III классами бонитета. Запасы углерода в древостоях, соответственно, закономерно возрастают от 27.5 т га^-1 в северной, до 44.6 т га^-1 и 64.5 т га^-1 в средней и южной тайге. Различия в продуктивности древостоев этих подзон приводят к соответствующим различиям запасов углерода в стволах, кронах и корнях. Большой разброс запасов углерода во фракциях в пределах одной подзоны обусловлен различиями таксационных показателей для рассматриваемой территории. Тем не менее, вследствие законов аллометрии распределение углерода по фракциям в репрезентативных древостоях для рассмотренных таежных подзон близки: на долю стволов в северной тайге приходится от 49.9% до 66.7%, в средней тайге –от 53.8% до 70.4%, а для южной – от 53.4% до 69.6%, на долю корней в северной тайге приходится от 18.1% до 34.8%, в средней – от 13.2 до 33.4%, в южной – от 17.7% до 31.9%.

Оценка пулов углерода на уровне формаций основных лесообразующих пород позволяет анализировать продукционный процесс и углеродный цикл таежной зоны Средней Сибири. Полученные данные по углеродному пулу древостоев важны не только для понимания процессов углеродного обмена в лесных экосистемах, но и для разработки эффективных стратегий по сохранению и управлению лесами в условиях изменения климата.

БЛАГОДАРНОСТИ

Работа выполнена в рамках государственного задания № FWES-2024-0023 и реализации важнейшего инновационного проекта государственного значения «Разработка системы наземного и дистанционного мониторинга пулов углерода и потоков парниковых газов на территории Российской Федерации, обеспечение создания системы учета данных о потоках климатически активных веществ и бюджете углерода в лесах и других наземных экологических системах» (рег. № 123030300031-6).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Замолодчиков Д. Г., Уткин А. И., Честных О. В. Коэффициенты конверсии запасов насаждений в фитомассу основных лесообразующих пород России // Лесная таксация и лесоустройство. 2003. № 1. С. 119–127.

Распоряжение Минприроды России от 30.06.2017 № 20 (ред. от 20.01.2021). 137 с.

Руководящие указания по эффективной практике для землепользования, изменений в землепользовании и лесного хозяйства. Программа МГЭИК по национальным кадастрам парниковых газов. МГЭИК. 2003. URL: clck.ru/3Q2Kmm (дата обращения: 01.06.2024).

Таблицы для таксации фитомассы сосновых древостоев Сибири (проект нормативного документа). Красноярск, 1987. 15 с.

Филипчук А. Н., Малышева Н. В., Моисеев Б. Н., Страхов В. В. Аналитический обзор методик учета выбросов и поглощения лесами парниковых газов из атмосферы // Лесохозяйственная информация. 2016. № 3. С. 36–85.

Швиденко А. З., Щепащенко Д. Г., Нильсон С., Булуй Ю. И. Таблицы и модели хода роста и продуктивности насаждений основных лесообразующих пород Северной Евразии. Москва: Рослесхоз, 2008. 886 с.

Birdsey R., Pregitzer K., Lucier A. Forest Carbon Management in the United States // Journal of environmental quality. 2006. Vol. 35(4). P 1461–1469.

Nilsson S., Isaev A. Forest Resources, Environment and Socio-Economic Development of Siberia. A research proposal. IIASA, Laxenburg, Austria. 1992. 46 p.

Salunkhe O. R., Valvi G. R., Singh S., Rane G. M., Khan M. L., Saxena V., Khare P. K. Forest carbon stock and biomass estimation in West Central India using two allomatric models // Carbon Research. 2023. Vol. 2. Article number 9. DOI: 10.1007/s44246-023-00039-3.

Рецензент: к. б. н., с. н. с. Ромашкин И. В. 

© 2025 г.                                                       Ю. Н. Гагарин

Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов им. А. С. Исаева

Российской академии наук

Российская Федерация, 117997, Москва, ул. Профсоюзная, 84/32, стр. 14

E-mail: j.gagarin@list.ru

Поступила в редакцию: 10.11.2025

После рецензирования: 01.12.2025

Принята к печати: 07.12.2025

Лесные пожары остаются главной проблемой лесного комплекса страны, решение которой требует анализа и переосмысления системы обеспечения пожарной безопасности в лесах Российской Федерации. В статье рассматриваются вопросы раннего обнаружения и тушения лесных пожаров. Определен ряд мер, необходимых для повышения эффективности охраны лесов от пожаров, а также даются рекомендации по экстренному реагированию на лесные пожары и использованию средств федерального резерва, формирование которого предусмотрено статьей 53.9 Лесного кодекса Российской Федерации.  

Ключевые слова: лесные пожары, пожарная безопасность в лесах, лесничество, пожарно-химическая станция, авиационная охрана лесов, федеральный резерв экстренного реагирования, маневрирование силами и средствами пожаротушения

 Лесные пожары продолжают оставаться главным дестабилизирующим фактором, негативно влияющим на состояние лесов России. Покрытая лесом площадь, пройденная лесными пожарами в 2025 г., по данным Информационной системы дистанционного мониторинга Федерального агентства лесного хозяйства (ИСДМ Рослесхоз), составила 4.64 млн. га. И хотя это одно из наименьших значений за последние годы, оно в три раза превышает среднюю площадь лесных пожаров за период с 1985 по 2011 гг. – 1.53 млн. га в год (Дебков и др., 2018).

Верховыми и устойчивыми низовыми лесными пожарами полностью уничтожается лесная растительность и напочвенный покров. Так, согласно данным дистанционного мониторинга лесов, проводимого Институтом космических исследований (ИКИ РАН), гибель лесов в год возникновения лесных пожаров в период с 2006 по 2024 гг. составила в среднем 1.58 млн. га в год (Барталев и др., 2025).

Кроме того, лесные пожары напрямую влияют на нетто-поглощение парниковых газов лесами. Среднее значение прямых эмиссий углерода от пожаров в период с 2011 по 2023 гг. составило 107.4 ± 56.7 Мт С в год, а в аномальные 2012 и 2021 гг., соответственно, 250.8 и 175.1 Мт С (Ершов и др., 2024). То есть в годы высокой горимости поглощающая способность лесов России снижается наполовину и более.

Другая тревожная тенденция последнего двадцатилетия – существенный рост крупных лесных пожаров, которые наносят значительный ущерб лесному хозяйству и приводят к потере способности лесов выполнять экосистемные функции на больших площадях. В 2025 г. катастрофические лесные пожары происходили на территории Дальневосточного федерального округа, где средняя площадь одного лесного пожара составила 1097.4 га (ИСДМ Рослесхоз, 2025).

Указанные значения убеждают в приоритетности задачи сохранения лесов от пожаров, решение которой по-прежнему остается стратегической целью государственного управления лесами.

Поиск решений

Нельзя сказать, что вопросы обеспечения пожарной безопасности лесов находятся на периферии внимания государственной власти, попытки изменить ситуацию неоднократно принимаются на всех уровнях управления лесами. В соответствии с планом мероприятий по реализации Стратегии развития лесного комплекса Российской Федерации до 2030 г. (Распоряжение …, 2021) проводится техническая модернизация наземных и авиационных лесопожарных служб. Согласно данным Рослесхоза, в период с 2019 по 2024 гг. в рамках Федерального проекта «Сохранение лесов» для государственных специализированных лесохозяйственных учреждений и авиабаз было закуплено 50.9 тыс. единиц лесопожарной техники и оборудования.

В 2022 г. вопросы обеспечения пожарной безопасности лесов рассматривались на совещании с участием Президента Российской Федерации, по результатам которого Правительству Российской Федерации поручено обеспечить сокращение площади лесных пожаров на землях лесного фонда в 2022-2030 гг. не менее чем на 50% относительно уровня 2021 г. (Указ …, 2022). Во исполнение указанного поручения в Лесной кодекс Российской Федерации были внесены изменения, возлагающие на лесопользователей исполнение дополнительных мероприятий по противопожарному обустройству лесов, в числе которых приобретение и содержание средств пожаротушения. Кроме того, законодательно закреплены меры экстренного реагирования, направленные на создание федерального резерва сил и средств лесного пожаротушения в целях оказания содействия исполнительным органам субъектов Российской Федерации в тушении лесных пожаров на землях лесного фонда. Органами государственной власти субъектов Российской Федерации приняты и реализуются планы противопожарного обустройства лесов, осуществлены дополнительные мероприятия организационного характера, в числе которых увеличение финансирования на содержание региональных подразделений охраны лесов от пожаров.

Помогают ли принимаемые меры в достижении результата? Частично да, однако ожидаемого сокращения числа и площади лесных пожаров не происходит. Периодическое развитие катастрофических сценариев свидетельствует о наличии системных проблем в обеспечении пожарной безопасности лесов, требующих незамедлительного решения. Для выявления причин масштабных лесных пожаров требуется изучение практики охраны лесов, а также установление ошибок в планировании на территориальном и федеральном уровнях. Главное внимание следует уделить глубокому переосмыслению существующей системы противодействия лесным пожарам и определению направлений ее дальнейшего развития.

Раннее обнаружение и тушение лесных пожаров — основа пожарной безопасности лесов

В научной литературе достаточно полно исследованы процессы возникновения и развития лесных пожаров. Согласно Г. Н. Коровину и А. С. Исаеву (Коровин, Исаев, 1998), главной причиной роста лесных пожаров является их позднее обнаружение и несвоевременное тушение. Однако, несмотря на имеющиеся знания и опыт, должного внимания к развитию систем раннего обнаружения и тушения лесных пожаров сегодня не уделяется, что является основной причиной ухудшения лесопожарной обстановки. В результате борьба с лесными пожарами стала требовать несравненно больших усилий, роста материальных и финансовых затрат.

Известно, что тушение крупных лесных пожаров редко приводит к положительному результату. Отечественная и международная практика охраны лесов от пожаров указывает на то, что только своевременное обнаружение лесного пожара и прибытие лесной/авиационной охраны к месту тушения в первые часы возгорания позволяют эффективно противостоять распространению огня на большие территории.

В зоне наземной охраны лесов указанная задача решается проведением авиационного/видео мониторинга лесных пожаров и патрулированием лесов лесной охраной. Тушение лесных пожаров в зоне наземной охраны осуществляется командами лесопожарных станций (ЛПС), оснащенных специальной пожарной техникой, оборудованием, средствами пожаротушения, транспорта и связи. ЛПС–1 типа организуются при участковых лесничествах, они обеспечивают ликвидацию двух одновременно действующих пожаров в день. ЛПС-2 типа организуются в районных лесничествах и обеспечивает ликвидацию до четырех одновременно действующих пожаров в день. ЛПС-3 типа создаются для привлечения дополнительных сил и средств, специальной техники сверх количества, имеющегося на территории лесничеств. В периоды высокой горимости, а также в лесах, имеющих очень высокую природную пожарную опасность, осуществляется патрулирование лесов мобильными группами, оснащенными первичными средствами пожаротушения.

В районе применения авиационных сил и средств осуществляется систематическое наблюдение с воздуха лесной территории и при обнаружении пожара на ранней стадии его развития – высадка работников парашютной или десантно-пожарной службы для его тушения. В указанных целях формируются авиабазы и авиаотделения, территории обслуживания которых не должны превышать нормативную площадную нагрузку на используемое воздушное судно в расчете на однократное патрулирование (Инструкция …, 1997).

Основным принципом авиационной охраны лесов является тушение лесных пожаров в кратчайший срок после их обнаружения, когда пожар не успел распространиться на значительной площади. Это достигается территориальным распределением мест базирования авиаотделений с учетом практической дальности полета применяемого воздушного судна. При выполнении данного условия в день обнаружения лесного пожара парашютной и десантно-пожарной службой обеспечивается тушение не менее половины их количества. В течение двух дней обеспечивается тушение около 35% лесных пожаров, трех дней – около 12% (Щетинский, 1998).

Разрушение системы

Данная модель обеспечения пожарной безопасности лесов существовала до реформирования лесного хозяйства в 2004-2008 гг., результатом которого стало сокращение сотрудников лесхозов и лесничеств со 180 до 14 тыс. человек. Такое уменьшение численности лесной охраны привело к снижению способности к раннему тушению лесных пожаров. Так, например, в Рязанской области, наиболее пострадавшей от лесных пожаров в 2010 г., сегодня функционируют 19 лесопожарных станций всех типов – по одной на районное лесничество. До начала 2000-х годов лесопожарные станции действовали в каждом из 102 лесничеств области.

Не меньшее сокращение произошло и в зоне авиационной охраны лесов, которую обслуживали до 8 тысяч парашютистов-пожарных и десантников-пожарных. Сокращение проходило на фоне передачи баз авиационной охраны лесов субъектам Российской Федерации, у которых отсутствовали средства на их содержание. В качестве примера можно привести состояние действующей системы охраны лесов Хабаровского края, наиболее горимого региона на Дальнем Востоке страны. Согласно лесному плану Хабаровского края на 2019-2028 гг., зона авиационного тушения лесных пожаров в крае составляет 73.15 млн. га, она обслуживается 11 авиаотделениями Краевого государственного специализированного автономного учреждения «Дальневосточная база авиационной охраны лесов». До передачи авиабазы в ведение Хабаровского края в составе авиабазы находилось 21 авиаотделение.

Приведенные оценки убеждают, что для обеспечения заявленного двукратного снижения площади лесных пожаров в Российской Федерации требуется приведение системы лесного пожаротушения в соответствие решаемой задачи. В числе первоочередных мер должно стать наполнение системы пожарной безопасности лесов средствами и ресурсами пожаротушения с обязательным требованием их территориального размещения, обеспечивающего прибытие лесных пожарных к месту пожара не позднее трех часов с момента его обнаружения. Именно это требование установлено правилами тушения лесных пожаров, утвержденными приказом Минприроды России от 1 апреля 2022 г. № 244 (Приказ…, 2022).

Изучение современной практики охраны лесов от пожаров, правового регулирования вопросов обеспечения пожарной безопасности в лесах показывает, что в Российской Федерации в ущерб раннему реагированию на лесные пожары выстроена система, предназначенная для тушения крупных лесных пожаров и ликвидации чрезвычайных ситуаций. Вследствие этого большая часть финансовых и материальных ресурсов сегодня расходуется на приобретение и содержание тяжелой специализированной техники, воздушных судов, а также применение технологий взрывотехники и искусственного вызывания осадков. Все это применимо для борьбы с уже распространившимися крупными лесными пожарами, однако малопригодно для тушения лесных пожаров на ранней стадии их развития.

Низкая способность указанных средств и технологий к быстрому реагированию на возникающие лесные пожары объясняется длительностью времени их доставки и развертывания в связи с удаленностью от места возникновения лесного пожара. Так, для доставки к месту пожара тяжелой техники даже в условиях Европейской части России требуется не менее суток, а для организации авиационного тушения лесного пожара или межрегионального маневрирования средствами пожаротушения — не менее 3-5 суток. Такие временные потери неизбежно приводят к переходу лесных пожаров в категорию крупных и часто неуправляемых пожаров, борьба с которыми требует иного уровня реагирования, вплоть до введения чрезвычайной ситуации регионального или федерального уровня.

Не менее важными являются вопросы экономической эффективности охраны лесов от пожаров. Так, для тушения раннего возгорания в лесу часто бывает достаточно бригады из 5-7 человек, оснащенных лопатами и ранцевыми лесными огнетушителями. В этом случае затраты на тушение лесного пожара будут несоизмеримо ниже затрат, требующихся на устройство заградительных полос тяжелой гусеничной техникой, а тем более на сброс воды с водосливного устройства воздушного судна.

Централизация средств лесного пожаротушения. Федеральный резерв экстренного реагирования

Особенностью современной системы тушения лесных пожаров стала централизация средств лесного пожаротушения как на региональном, так и на федеральном уровнях. Ее основой являются региональные лесопожарные государственные учреждения, созданные на базе имущества лесопожарных станций лесничеств. На базе ФБУ «Авиалесоохрана» сформирован федеральный резерв людских и материальных ресурсов для оказания содействия субъектам Российской Федерации в тушении лесных пожаров (система мер экстренного реагирования). Необходимость в его содержании обусловлена пространственной изменчивостью природно-климатических условий на территории Российской Федерации, а также затяжными засухами, которые с непредсказуемой периодичностью отмечаются практически во всех регионах страны. Для обеспечения охраны лесов в такие годы требуется большее количество противопожарной техники и людских ресурсов, постоянное содержание которых в отдельно взятом регионе экономически не достижимо.

Формирование централизованной системы обеспечения пожарной безопасности лесов определило алгоритм действия лесопожарных подразделений – тушение лесных пожаров за счет внутрирегионального и межрегионального (федерального) маневрирования средствами пожаротушения. Такой подход нельзя назвать эффективным, он приводит к росту крупных лесных пожаров. Отечественная наука и практика показывают, что маневрирование средствами лесного пожаротушения должно осуществляться до масштабных лесных пожаров, тушение которых без смены погоды представляется маловероятным. Привлечение сил федерального резерва, маневрирование противопожарными средствами регионов должны проводиться при наличии угрозы роста числа пожаров, подтвержденной достоверными прогнозами об ухудшении погодной пожарной опасности.

Главной задачей привлекаемых подразделений должно стать предотвращение крупных лесных пожаров за счет поддержки местных органов управления лесами в деле раннего обнаружения и тушения лесных пожаров. При повышении пожарной опасности и увеличении числа лесных пожаров в регион должны направляться мобильные наземные бригады, оснащенные средствами пожаротушения, а в зонах авиационного тушения лесных пожаров – воздушные суда, парашютисты-пожарные и десантники-пожарные. Более позднее маневрирование средствами пожаротушения приводит к развитию чрезвычайных ситуаций, связанных с лесными пожарами, при которых роль федерального резерва сводится к защите от огня населенных пунктов и промышленных объектов.

Следует отметить, что позднее маневрирование силами и средствами пожаротушения и использование средств пожаротушения федерального резерва обусловлены не только принятием ошибочных решений, но и действующими нормативными правовыми актами. Так, в соответствии с порядком осуществления мер экстренного реагирования, утвержденным Приказом Рослесхоза от 26.12.2023 N 1169 (Приказ …, 2023), решение о переброске средств тушения лесных пожаров федерального резерва принимается при наличии в субъекте Российской Федерации нелокализованного лесного пожара площадью более 100 га в зоне лесоавиационных работ, действующего более одних суток. Учитывая количество времени, требующееся на переброску федеральных средств пожаротушения, к моменту прибытия резерва площадь лесного пожара при сохранении аномальных погодных условий может многократно увеличиться, что снижает вероятность его ликвидации даже при участии большого количества привлекаемых ресурсов. Таким образом, задержка с маневрированием, когда средства лесного пожаротушения перебрасываются в регионы только после развития в них катастрофических событий, является самой большой ошибкой в работе отечественной системы лесного пожаротушения.

Изменение условий ведения лесного хозяйства

К причинам роста лесных пожаров также следует отнести и произошедшие в последние десятилетия изменения социально-демографической среды. Отток сельского населения в города, интеграция лесозаготовительного производства, вызванная применением многооперационной техники, а также сокращение лесной охраны и ликвидация обходов в лесничествах привели к резкому снижению присутствия человека в лесу. В связи с этим снизилась оперативность обнаружения и тушения лесных пожаров.

Вторым значимым фактором, определяющим необходимость переосмысления существующей системы охраны лесов от пожаров, стало изменение государственного устройства России. Без понимания произошедших изменений, обусловливающих переход лесного хозяйства к частному лесопользованию, невозможно принятие верных решений в области государственного управления лесами.

С принятием Лесного кодекса Российской Федерации (2006) предполагалось, что на смену действующей системе лесного хозяйства, основанной на выполнении лесохозяйственных мероприятий государственными лесхозами, придут частные лесопользователи – арендаторы. Однако сегодня следует признать, что этого не случилось — частный бизнес не смог заменить ликвидированную систему государственного управления лесами, прежде всего потому, что ведение лесного хозяйства стало для него обременением, а не видом экономической деятельности, как это было с государственными лесхозами, финансируемыми из бюджетов различных уровней.

В дальнейшем практика обременения передаваемого в аренду лесного участка стала расширяться. Сегодня лесное законодательство требует от юридических и физических лиц, заготавливающих древесину на правах аренды лесов, за свой счет проводить мероприятия по противопожарному обустройству лесов, приобретать средства предупреждения и тушения лесных пожаров, а также содержать требуемое количество лесных пожарных, пожарной техники и оборудования. Такая модель управления полностью исключает экономическую заинтересованность лесопользователей в обеспечении пожарной безопасности лесов, что приводит к формальному выполнению противопожарных мероприятий.

Решая задачи охраны лесов от пожаров, следует максимально вовлекать арендаторов, обладающих значительными материальными и людскими ресурсами, к обеспечению пожарной безопасности лесов. При этом, возлагая ответственность за охрану лесов от пожаров на арендатора, необходимо предусматривать государственное финансирование выполненных им работ, так как борьба с лесными пожарами является публичной функцией государства. Необеспеченным требованием к арендатору лесного участка может быть только требование по соблюдению им правил пожарной безопасности при использовании лесов.

Обнаружение и тушение лесных пожаров должны стать для арендатора лесного участка видом коммерческой деятельности, за выполнение которой он должен получать соответствующее вознаграждение. Такой подход позволит говорить об эффективном частном управлении лесами на площади более 200 млн. га, предоставленными в долгосрочное пользование (аренду и постоянное (бессрочное) пользование). Проведенные расчеты показывают, что затраты на возмещение арендаторам расходов по содержанию пожарных команд и средств пожаротушения будут несоизмеримо ниже затрат, выделяемых сегодня бюджетом Российской Федерации на охрану лесов от пожаров. Таким образом будет обеспечено вовлечение огромного потенциала людских и технических ресурсов лесопользователей, что позволит восстановить ресурс, утерянный при ликвидации государственных лесхозов. Для справки: в 2024 г. на охрану лесов от пожаров из бюджета Российской Федерации было затрачено 20.16 млрд. рублей.

В предложенной системе управления государство должно обеспечивать тушение лесных пожаров в границах лесных участков, не предоставленных в аренду, а также оказывать поддержку лесопользователям в периоды аномально высокой природной пожарной опасности за счет межрегионального маневрирования средствами пожаротушения субъектов Российской Федерации и федерального резерва экстренного реагирования. При этом должна сохраниться ведущая роль государства в ликвидации чрезвычайных ситуаций, связанных с лесными пожарами.

Сокращению лесных пожаров также будет способствовать формирование рынка услуг, связанных с охраной лесов от пожаров, в экономически доступных лесах. Внедрение рыночных форм хозяйствования позволит дополнительно привлекать к охране лесов от пожаров предпринимательские структуры, желающие построить свой бизнес на оказании услуг в сфере лесного хозяйства.

Лесохозяйственные мероприятия в борьбе с лесными пожарами

Еще одним важным и недооцененным инструментом обеспечения противопожарной безопасности лесов является изреживание пожароопасных (хвойных) древостоев, а также формирование устойчивых к пожарам лесных насаждений с примесью лиственных пород. Указанные цели достигаются рубками прореживания, созданием смешанных лесных культур и сохранением в составе хвойных насаждений лиственных пород при проведении рубок ухода в молодняках. Выполнение данных мероприятий лесопользователями и специализированными государственными учреждениями субъектов Российской Федерации позволяет существенно снизить количество лесных пожаров, а также ограничить условия, способствующие переходу низовых лесных пожаров в верховые, представляющие наибольшую опасность для лесов, объектов социальной и экономической инфраструктуры.

Реализации названных мероприятий будет способствовать совершенствование нормативно-правовых актов, регулирующих вопросы лесовосстановления и охраны лесов от пожаров. Следует внести изменения в правила ухода за лесами, направленные на снятие ограничений на проведение рубок прореживания и проходных рубок в приспевающих хвойных насаждениях в случае, если ранее указанные виды рубок в них не проводились. Кроме того, требуется внести изменения в порядок разработки и утверждения планов противопожарного обустройства лесов на территории лесничества и территории субъекта Российской Федерации, устанавливающие требования по формированию смешанных молодняков в регионах с высокой природной пожарной опасностью, с указанием мест их размещения.

Подводя итоги, следует отметить, что в приведенном обзоре не рассмотрены вопросы профилактики лесных пожаров, от которой напрямую зависит успешность охраны лесов. Это очень важная составляющая системы мероприятий по обеспечению пожарной безопасности в лесах, так как более 2/3 лесных пожаров происходят по вине человека (Щетинский, 2002). Ее рассмотрение требует специальных знаний в области информирования населения, работы со средствами массовой информации, подготовки и распространения специальной литературы, а также проведения тематических выставок и конференций.

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Работа выполнена в рамках государственного задания ЦЭПЛ РАН по теме «Биоразнообразие и экосистемные функции лесов» (Регистрационный номер НИОКТР 124013000750-1).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Барталев С. А., Лупян Е. А., Лукина Н. В. Потенциал применения методов дистанционного зондирования из космоса в единой системе учета лесов // Научные дебаты научного Совета РАН по лесу «Какой должна быть современная система учета лесов России?». М.: ЦЭПЛ РАН, 2025. URL: https://clck.ru/3QNMPr (дата обращения 06 ноября 2025).

Дебков Н. М., Оплетаев А. С., Дудкина О. В. Сравнительный анализ динамики потерь лесного покрова Канады и России с 1985 по 2011 гг. // Леса России и хозяйство в них. 2018. № 1 (64). С. 53–59.

Ершов Д. В., Сочилова Е. Н., Ковганко К. А. Уточненные оценки прямых пирогенных эмиссий углерода в лесах России по данным дистанционного мониторинга с 2011 по 2023 годы // Вопросы лесной науки. 2024. Т. 7. № 4. Статья № 155. DOI: 10.31509/2658-607x-202474-155

Инструкция по авиационной охране лесов // Приказ Рослесхоза от 22.09.1997 г. № 122.

ИСДМ Рослесхоз – Информационная система дистанционного мониторинга Федерального агентства лесного хозяйства. 2025. URL: https://public.aviales.ru (дата обращения 10 ноября 2025).

Коровин Г. Н., Исаев А. С. Охрана лесов от пожаров как важнейший элемент национальной безопасности России // Лесной бюллетень. 1998. № 8-9. URL: http://old.forest.ru/rus/bulletin/08-09/8.html (дата обращения 10 ноября 2025).

Лесной кодекс Российской Федерации от 04.12.2006. № 200-ФЗ (ред. от 03.08.2018) (с изм. и доп., вступ. в силу с 01.09.2018). URL: https://inlnk.ru/n001Pj (дата обращения 17 октября 2025).

Приказ Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации от 01.04.2022 № 244 «Об утверждении Правил тушения лесных пожаров». URL: https://clck.ru/3QNMge n001Pj (дата обращения 17 октября 2025).

Приказ Федерального агентства лесного хозяйства от 26 декабря 2023 г. № 1169 «Об установлении порядка осуществления мер экстренного реагирования, выполняемого федеральным государственным бюджетным учреждением, указанным в части 1 статьи 53.9 Лесного кодекса Российской Федерации». 2023. URL: https://gclnk.com/TgP6RGsy (дата обращения 25 сентября 2025).

Распоряжение Правительства Российской Федерации «Об утверждении стратегии развития лесного комплекса Российской Федерации до 2030 года» от 11.02.2021 № 312-р. URL: https://inlnk.ru/LAAVNO (дата обращения 12 сентября 2025).

Указ Президента Российской Федерации «О мерах по сокращению площади лесных пожаров в Российской Федерации» от 15.06.2022 № 382. URL: https://clck.ru/3QNMpx (дата обращения 12 сентября 2025).

Щетинский Е. А. Охрана лесов от пожаров // Учебное пособие. Часть II Авиационная охрана лесов. М.: ВНИИЛМ, 1998. 133 с.

Щетинский Е. А. Тушение лесных пожаров: пособие для лесных пожарных. 5-е изд., перераб. и доп. М.: ВНИИЛМ, 2002. 104 с.

Рецензент: д. с.-х. н., профессор Иванов В. А.