Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 1. С. 299-307
Оценка динамики зарастания высшими водными растениями акватории эвтрофного водохранилища с использованием спутниковых изображений
Т.И. Кутявина
1 , В.В. Рутман
1 , Т.Я. Ашихмина
1, 2 1 Вятский государственный университет, Киров, Россия
2 Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар, Россия
Одобрена к печати: 15.01.2024
DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-1-299-307
Изучение высшей водной растительности имеет важное экологическое и рыбохозяйственное значение. Сообщества водных растений создают органическое вещество, которое служит основой питания животного населения водных объектов, являются экологической нишей для развития и размножения гидробионтов. В то же время высшие водные растения — это информативные индикаторы состояния водной среды, по видовому составу и уровню развития которых можно оценить степень воздействия природных и антропогенных факторов. Цель работы — выявить доминирующие виды высших водных растений и их распространение по акватории эвтрофного водохранилища за 7-летний период, а также с помощью данных дистанционного зондирования Земли оценить площадь зарастания водоёма. Видовой состав водных растений определён во время летних маршрутных наблюдений на Белохолуницком вдхр. Кировской обл. в 2016–2022 гг. Границы водоёма и заросли высших водных растений на акватории выделены на разновременных космических снимках со спутника Sentinel-2 по результатам расчёта вегетационных индексов: нормализованного разностного водного индекса (англ. Normalized Difference Water Index — NDWI), нормализованного разностного вегетационного индекса (англ. Normalized Difference Vegetation Index — NDVI) и индекса растительности с поправкой на воду (англ. Water Adjusted Vegetation Index — WAVI). Площади зарастания водными растениями рассчитывали в программном продукте QGIS Desktop 3.26.3. Выделено восемь доминирующих видов водных растений, образующих крупные заросли на объекте исследования. Максимальные площади зарастания отмечены в верховье и вдоль правого берега водохранилища на глубинах от 0 до 2 м. Площадь зарастания водной растительностью в водохранилище в разные годы менялась в диапазоне от 12 до 24 %. Изменение площади зарастания связано с колебанием уровенного режима водохранилища. Результаты изучения высшей водной растительности Белохолуницкого вдхр. могут использоваться как основа для проведения гидробиологических исследований и анализа рыбохозяйственной ценности водоёма.
Ключевые слова: водохранилище, высшие водные растения, Sentinel-2, вегетационные индексы
Полный текстСписок литературы:
- Водохозяйственный паспорт Белохолуницкого водохранилища / сост. РОСГИПРОВОДХОЗ, 1981.
- Головин А. В., Стоящева Н. В., Ковалевская Н. М. Оценка динамики состояния природных комплексов побережья озера Большое Топольное (Алтайский край) с помощью временного ряда многоспектральных данных различного разрешения // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 2. С. 166–173. DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-2-166-173.
- Дубачева А. А. Автоматизированное дешифрирование границ водных объектов и прилегающих территорий с использованием индексов мультиспектральных данных дистанционного зондирования Земли // Инновации. Наука. Образование. 2021. № 48. С. 1740–1744.
- Капитонова О. А. Рдестовые (Potamogetonaceae Dumort.) во флоре макрофитов Вятско-Камского Предуралья // Тр. Ин-та биологии внутренних вод РАН. 2015. № 71(74). С. 60–71.
- Мартыненко В. П., Мержвинский Л. М., Становая Ю. Л. Высшая водная растительность озера Дрисы // Веснік Віцебскага дзяржаўнага ўніверсітэта. 2011. № 3(63). С. 53–59.
- Николаева О. В. Алгоритм обнаружения водных объектов на многоспектральных снимках // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 3. С. 9–18. DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-3-9-18.
- Папченков В. Г. Растительный покров водоемов и водотоков Среднего Поволжья. Ярославль: ЦМП МУБиНТ, 2001. 214 с.
- Садчиков А. П., Кудряшов М. А. Экология прибрежно-водной растительности: учеб. пособие для студентов вузов. М.: Изд-во «НИА-Природа», РЭФИА, 2004. 220 с.
- Hestir E. L., Brando V. E., Bresciani M. et al. Measuring freshwater aquatic ecosystems: The need for a hyperspectral global mapping satellite mission // Remote Sensing of Environment. 2015. No. 167. P. 181–195. DOI: 10.1016/j.rse.2015.05.023.
- Jaskuła J., Sojka M. Assessing spectral indices for detecting vegetative overgrowth of reservoirs // Polish J. Environmental Studies. 2019. V. 28. No. 6. P. 4199–4211. DOI: 10.15244/pjoes/98994.
- Ji L., Zhang L., Wylie B. Analysis of dynamic thresholds for the Normalized Difference Water Index // Photogrammetric Engineering and Remote Sensing. 2009. V. 75. No. 11. P. 1307–1317.
- Pirali Zefrehei A. R., Fallah M., Hedayati A. Applying remote sensing techniques to changes of water body and aquatic plants in Anzali International Wetland (1985–2018) // Theoretical and Applied Ecology. 2021. No. 1. P. 65–72. DOI: 10.25750/1995-4301-2021-1-065-072.
- Rouse Jr. J., Haas R. H., Schell J. A., Deering D. W. Monitoring vegetation systems in the Great Plains with ERTS // NASA Technical Reports Server. 1974. P. 309–317.
- Rylov S. A., Pestunov I. A. Assessment of lakes areas by Sentinel-2 Satellite Data // J. Siberian Federal University. Engineering and Technologies. 2019. V. 12. No. 5. P. 526–535. DOI: 10.17516/1999-494X-0108.
- Villa P., Mousivand A., Bresciani M. Aquatic vegetation indices assessment through radiative transfer modeling and linear mixture simulation // Intern. J. Applied Earth Observation and Geoinformation. 2014. No. 30. P. 113–127. DOI: 10.1016/j.jag.2014.01.017.