Адаптация природных систем к изменению климата, рациональное управление природными ресурсами и применение цифровых технологий в экологических исследованиях становятся одними из важнейших направлений современной науки. Эти темы объединили российских и зарубежных ученых, представивших новые исследования о состоянии лесных, горных, речных и городских экосистем.

Международная лаборатория ландшафтной экологии факультета географии и геоинформационных технологий НИУ ВШЭ провела международную конференцию «Ландшафтная экология: адаптация, управление ресурсами и рисками (LEARRM – 2026)».

Открывая конференцию, заместитель декана факультета географии и геоинформационных технологий Татьяна Анискина подчеркнула, что университет выступил инициатором мероприятия, и поблагодарила за содействие в его организации коллег из Российской академии наук и Академии наук КНР. По ее словам, конференция посвящена ландшафтной экологии — научной дисциплине, которая отвечает на ключевые вызовы современной географии: устойчивое управление природными ресурсами, применение технологий больших данных и искусственного интеллекта для изучения реакции ландшафтов на эколого-климатические риски и повышения их устойчивости. Сегодня от географов требуются не только фундаментальные исследования, но и практические решения, способные обеспечить сохранение природы и ландшафтов. Она пожелала участникам интересных дискуссий, новых идей и формирования прочных научных связей.

На пленарной сессии ведущий научный сотрудник Института географии РАН Татьяна Черненькова представила доклад «Еловые леса Восточно-Европейской равнины: современная динамика и климатически обусловленные риски». Она пояснила, что исследование стало результатом работы коллектива ученых, выбравших ель — один из символов Русской равнины и всей страны. Этот вид широко распространен, активно вовлечен в хозяйственную деятельность и быстро реагирует на изменения природных условий. С помощью современных цифровых технологий исследователи сопоставили исторические и современные ботанико-географические границы распространения ели, а также изучили состояние лесных массивов. Докладчик отметила, что на распространение и состояние хвойных и смешанных древостоев в первую очередь влияют заготовка древесины, пожары, вспышки численности насекомых-вредителей и экстремальные климатические явления.

По словам Татьяны Черненьковой, ученые проанализировали основные типы восстановления и трансформации еловых лесов за последние 40 лет, динамику пространственных и временных изменений в древостоях высотой более 30 м, от 10 до 30 м и менее 10 м. Для этого использовались картографические материалы и спутниковые снимки с учетом данных о водном дефиците, минимальных и максимальных температурах. Исследование показало, что хвойные леса на территории Восточно-Европейской равнины распределены крайне неравномерно, а их площадь за рассматриваемый период сократилась почти втрое — с 19,6 до 7% общей площади лесов. При этом площади лиственных и смешанных лесов несколько увеличились.

Главными причинами сокращения площади хвойных лесов докладчик назвала повторяющиеся засухи, экстремально высокие температуры, вызванные ими пожары, а также распространение вредителей, ранее не встречавшихся в европейской части России. Кроме того, хозяйственная деятельность человека способствует сокращению площади хвойных лесов и увеличению доли мелколесья.

Экологи и географы также отметили смещение северной границы распространения хвойных лесов, что требует учета при ведении сельского хозяйства. За последние 40 лет ельники на большей части территории деградировали вследствие потепления климата, засух и распространения вредителей. Одновременно леса стали более разнообразными: в верхнем ярусе увеличилась доля широколиственных пород, а в нижнем активно развивается еловый подрост.

Математические модели на службе экологии

Заведующий лабораторией дистанционного мониторинга геологической среды Института геоэкологии РАН Алексей Викторов представил доклад «Использование результатов математической морфологии ландшафта при анализе его структуры и динамики». Он отметил, что математическая морфология — сравнительно новое направление географии, изучающее пространственные рисунки ландшафтов, формирующиеся на земной поверхности. Особое значение в этом направлении имеют математические модели морфологических структур, позволяющие описывать их основные свойства. В частности, они дают возможность прогнозировать вероятность появления повышений и понижений земной поверхности и оценивать их количество за определенный период времени. При этом полученные результаты остаются понятными и поддаются проверке, а эмпирические и теоретические распределения динамики изменений рельефа нередко совпадают.

Практически методы математической морфологии могут применяться при оценке вероятности повреждения инженерных сооружений и прогнозировании параметров поведения ландшафтов. В качестве примера ученый привел динамику возникновения, слияния и разделения барханных гряд, которые, перемещаясь, догоняют друг друга и образуют цепи. Качественные модели позволяют аналитически описывать структуру гряд, количество волн и закономерности их распространения с использованием геометрического распределения.

Прогноз развития морфологической структуры ландшафтов строится с учетом их современного состояния и предшествующих изменений. Так, при расчете динамики береговой эрозии учитываются оползневые процессы и формирование циркообразных форм с большим количеством дуг, которые постепенно замещают более ранние образования и впоследствии также исчезают в результате разрушения.

Количественное описание динамики в сочетании с качественным моделированием позволяет получать результаты, сопоставимые с данными длительных стационарных наблюдений.

Углеродный баланс меняющегося леса

Главный научный сотрудник Центра по проблемам экологии и продуктивности лесов им. А.С. Исаева РАН, профессор ФГГТ НИУ ВШЭ Дмитрий Замолодчиков представил доклад «Влияние усыхания еловых древостоев на углеродный баланс южно-таежных ландшафтов».

Он подчеркнул, что массовое усыхание темнохвойных лесов фиксируется с конца XIX века, а в отдельные годы его масштабы достигали миллионов гектаров. Так, в 1990-е годы в Архангельской области усохло около 10 млн га лесов. При этом интенсивность усыхания менялась в разные периоды, а продолжительность восстановления лесных экосистем колебалась от четырех до шестидесяти лет.

Причинами усыхания становятся поражение насекомыми-вредителями, корневая гниль, засухи и ураганные ветры. Ученый напомнил, что распространение уссурийского полиграфа в Сибири началось еще в 2008 году и во многом связано с природно-климатическими изменениями.

В ходе исследований на лесном полигоне «Таежный лог» в Валдайском национальном парке изучались продукционные и деструкционные процессы. С 2009 года здесь ведется непрерывный мониторинг потоков парниковых газов. Установленное оборудование фиксирует потоки углекислого газа и воды, поступление солнечной энергии, скорость ветра и другие параметры. Однако временами наблюдения прерываются из-за природных аномалий и перебоев с электроснабжением.

Наблюдения показали, что двухмесячный период аномально высокой для этой местности температуры — около +26 °C — при отсутствии осадков в 2010 году привел к увеличению выделения углерода. Недостаток влаги негативно сказался и на состоянии крупных елей: если в 2009 году площадь зеленого леса на полигоне составляла почти 600 га, то к 2024 году она практически сократилась до нуля. Первая волна усыхания пришлась на 2010–2011 годы, вторая — на 2017–2018 годы после холодной зимы. Это существенно изменило углеродный баланс территории: если до 2017 года лес поглощал углерод, то к 2021 году превратился в его источник. Позднее ситуация начала стабилизироваться благодаря росту молодого леса. К 2024 году объем эмиссии углекислого газа сократился более чем в пять раз — с 267 до 51 г на кв. м.

Дефицит воды и наводнения

Профессор Пекинского педагогического университета Лю Чжифен представил доклад «Будущий глобальный рост городов и водные риски».

Он отметил, что рост городов и сопровождающее его строительство водохранилищ одновременно усиливают угрозу наводнений и дефицита воды для населения и сельского хозяйства. Так, Пекин получает воду из удаленных источников, что требует особенно бережного отношения к ее использованию и минимизации потерь при транспортировке. Сегодня около 10% жителей города страдают от наводнений, а почти четверть населения сталкивается с нехваткой воды. Изменение климата способно еще больше усилить как риск наводнений, так и дефицит водных ресурсов. Еще одной серьезной проблемой докладчик назвал ухудшение качества воды вследствие загрязнения.

По прогнозам, пик роста городов в Китае придется на 2042–2048 годы, когда их площадь значительно увеличится. Для снижения водных рисков планируется постепенно сокращать численность городского населения, повышать качество инженерной инфраструктуры и шире применять технологии опреснения воды в приморских городах.

По расчетам китайских ученых, около 40% мегаполисов, расположенных в регионах с дефицитом водных ресурсов, будут испытывать нехватку питьевой и технической воды. Наиболее серьезные проблемы ожидаются в Индии, а также в Пакистане и Мексике.

После 2050 года численность городского и сельского населения Китая начнет снижаться, что приведет к уменьшению водных рисков. Однако в мировом масштабе проблемы водной безопасности затронут около 30–40% крупных городов. По оценкам исследователей, число жителей, столкнувшихся с ухудшением качества воды, может увеличиться с 600 до 900 млн человек, а количество людей, подвергающихся угрозе наводнений, — с 270 до 340 млн.

Проявления этих рисков существенно различаются в разных странах. Так, в Карачи (Пакистан) и ряде стран Латинской Америки ключевую роль играют объем и рациональное использование атмосферных осадков. В других городах решающее значение имеют площадь окружающих сельскохозяйственных земель, состояние оросительной инфраструктуры и удаленность крупных источников водоснабжения.

В целом, по расчетам китайских исследователей, к 2050 году площадь территорий, подверженных риску затопления, увеличится на 15–20%, а общая численность населения городов, испытывающих водные риски, достигнет около 800 млн человек. Это означает, что при планировании городской застройки и территориального зонирования необходимо уделять особое внимание вопросам водной безопасности.

Кроме того, около 8% населения крупных городов будут одновременно испытывать воздействие всех основных климатических рисков: экстремальных температур, сильных ветров и комплексных стихийных бедствий. В этих условиях, подчеркнул докладчик, необходимо ускорить поиск экологических решений, способных снизить уровень рисков, и проводить проактивную политику предупреждения негативных последствий.

Реки, климат и антропогенная нагрузка

В секции «Структура и функционирование ландшафтов» профессор кафедры физической географии и геоэкологии Дагестанского государственного университета Загир Атаев представил доклад «Бассейновый подход к оценке ландшафтно-структурной организации и геоэкологической динамики горных и речных бассейнов Кавказско-Каспийского региона в условиях климатических изменений и антропогенной нагрузки».

Он пояснил, что водные ресурсы региона одновременно испытывают антропогенное воздействие вследствие интенсивного землепользования, строительства инфраструктуры и активного водозабора, а также находятся под влиянием засух, повышения температуры воздуха и снижения уровня Каспийского моря, что отражается на состоянии подземных вод.

Наиболее острые проблемы возникают в предгорных районах, где интенсивное земледелие сопровождается масштабным использованием воды для орошения.

Исследователи изучили речные бассейны России (Дагестан), Азербайджана и Ирана, различающиеся режимами землепользования, климатическими и природными условиями. В ходе полевых исследований были отобраны образцы почвы и растительности в 56 пунктах Дагестана, 42 — Азербайджана и нескольких — Ирана. Кроме того, специалисты установили 40 станций отбора воды. В сочетании с дистанционным мониторингом это позволило исследовать процессы формирования стока, переноса веществ, эрозии склонов, аккумуляции воды и накопления донных отложений в руслах и поймах рек.

Одновременно ученые уточнили карты крупных речных бассейнов, что позволило выявить потенциально уязвимые участки, сравнить особенности различных ландшафтов, учесть систему притоков, а также оценить различия между российскими и азербайджанскими бассейнами с точки зрения их устойчивости и реакции на антропогенную нагрузку.

Крупнейшая река Дагестана Сулак включает горные, предгорные и равнинные участки, а ее сток регулируется системой каналов и водохранилищ. При этом небольшие бассейны значительно быстрее реагируют на изменения климата и интенсивное водопользование, тогда как крупные изменяются медленнее, однако их деградация оказывает более серьезное влияние на сельское хозяйство и устойчивость склонов.

Бассейн реки Самур, расположенной на границе России и Азербайджана, тесно связан со стоком горных рек и оказывает влияние на состояние грунтовых вод. По словам докладчика, его состояние требует постоянного совместного мониторинга со стороны обеих стран.

В Азербайджане реки Гарачай и Атачай быстро реагируют на антропогенную нагрузку, объемы водозабора для орошения и засушливые периоды. Особенно чувствительной к этим факторам оказалась меньшая по размерам река Атачай. По своим характеристикам обе реки отличаются от аналогичных водотоков Дагестана.

В Иране река Хераз имеет преимущественно равнинное течение, активно используется в сельском хозяйстве и во многом зависит от масштабов водозабора. Бассейн реки Горган отличается более выраженным горным рельефом. В целом южное Прикаспие характеризуется большей высотой и расчлененностью территории, что требует дополнительных исследований.

Особенностью Кавказа Загир Атаев назвал наличие трансграничных речных бассейнов, сочетание горного и приморского рельефа, а также горно-морских каскадов, где предгорья тесно связаны с дельтами рек и Каспийским морем. По его словам, эти территории представляют собой самостоятельные функциональные зоны с высокой пространственной неоднородностью.

Предгорные районы требуют более сложного анализа динамики экосистем и понимания их отличий от других природных комплексов. В этой ситуации речные бассейны могут стать ключевой единицей ландшафтно-экологической оценки, а предлагаемый подход — основой адаптивного управления природными ресурсами региона.

Цифровые модели в сельском хозяйстве

В секции «Устойчивое управление земельными ресурсами и агроэкология» научный сотрудник Института географии РАН Александр Кренке представил доклад «Внедрение ландшафтно-адаптивных методов в сельском хозяйстве с применением данных ДЗЗ и машинного обучения».

Он отметил, что аграрные угодья отличаются высокой неоднородностью, которая влияет на способность полей обеспечивать экосистемные услуги, включая уровень урожайности. В условиях резких климатических колебаний сельхозпроизводителям становится все сложнее учитывать особенности отдельных полей. Потенциальная урожайность ограничивается локальными факторами, прежде всего характеристиками почвы, что напрямую отражается на эффективности агротехнических мероприятий и экономических показателях хозяйств. Поэтому понимание особенностей ландшафта позволяет существенно снизить производственные затраты.

По словам докладчика, учет ландшафтных характеристик повышает точность моделирования таких показателей аграрных угодий, как содержание фосфора, калия и гумуса: точность прогнозов возрастает примерно с 65–70 до 85–90%.

Методы анализа, основанные на данных дистанционного зондирования Земли и дополненные цифровыми моделями рельефа, позволяют выявлять ключевые факторы, ограничивающие плодородие конкретных участков.

Следующим этапом становится построение моделей плодородия, объединяющих климатические и ландшафтные характеристики, что дает возможность определять наиболее подходящие сельскохозяйственные культуры для каждого поля. Более высокий уровень моделирования учитывает фенологические фазы развития растений и текущие погодные условия, позволяя рассчитывать оптимальные сроки сева и проведения других агротехнических мероприятий.

Применение моделей первого и второго уровня позволило повысить урожайность хозяйств на 5–7% благодаря более точному внесению удобрений и одновременному сокращению их расхода.

По мнению Александра Кренке, этот подход может быть масштабирован на региональный уровень, что позволит оптимизировать севообороты с учетом экстремальных климатических явлений. Новый метод моделирования повысил эффективность принимаемых решений примерно на 30% и способствовал росту урожайности на территории площадью около одного миллиона гектаров.

Новые экологические конфликты

В секции «Культурные ландшафты и социально-экологические системы» профессор Пекинского педагогического университета (Beijing Normal University) Пэн Ю представила доклад «Изменение климата усугубляет риск конфликтов между человеком и тигром в Северо-Восточной Азии».

Докладчик отметила, что сокращение площади лесов и численности животных, составляющих кормовую базу тигра, вызванное повышением температуры, вынуждает хищников покидать привычную среду обитания и перемещаться на территории, более активно освоенные человеком. В результате охотничьи ареалы тигров все чаще пересекаются с зонами хозяйственной деятельности, что уже неоднократно приводило к трагическим столкновениям между человеком и животными и негативно сказалось на численности популяции.

Всего на пленарных заседаниях и тематических секциях конференции были представлены 62 доклада ученых из исследовательских центров различных регионов России, Китая, Монголии, Азербайджана и Узбекистана. Их авторы представили результаты исследований, посвященных состоянию экосистем в России и других странах, последствиям антропогенного воздействия и изменения климата, предложили подходы к адаптации природных комплексов к современным и будущим вызовам, а также обсудили применение современных цифровых технологий в исследованиях экосистем.