Использование программного обеспечения ESRI для определения численности алтайского горного барана аргали в южной части хребта Чихачева

М.Ю. Пальцын, С.В. Спицын

Алтайский государственный природный заповедник

Алтайский горный баран - аргали (Ovis ammon ammon) является крупнейшим подвидом архара и населяет горные системы Монгольского и Гобийского Алтая и отдельные хребты в Восточном Казахстане, Горном Алтае, Туве и Монголии. Численность аргали в России и других странах заметно сокращается, подвид внесен в Красные книги России и Монголии. Алтайский заповедник на сей день является единственной охраняемой территорией в России, сохраняющей небольшую часть одной из группировок аргали, населяющей хребет Чихачева (Юго-восточный Алтай). Изучение аргали в Алтайском заповеднике ведется с 40-х годов и продолжается по сей день. В 1999 г благодаря поддержке WWF группа исследователей аргали смогла провести учеты численности горных баранов не только на заповедной территории но и по всему хр.Чихачева до границы с Монголией. Для обработки учетных данных, полученных в южной части хр.Чихачева, исследователями применялась оригинальная методика, разработанная в заповеднике для учетов аргали с использованием программного обеспечения ESRI: PC ARC/INFO 3.5.2, ArcView 3.1 и Spatial Analyst 1.1.

Основная часть исследованного района лежит в диапазоне высот 2300 - 3000 м. над ур. м. Отдельные вершины достигают высоты 3500 и более м над. ур. м. Верховья рр. Куруозек, Курумту и Бар-Бургазы имеют более-менее пологие долины c крутизной склонов от 5 до 20° , вершины водораздельных грив и хребтов сглаженные, нередко плоские, заняты пространствами щебнистой и каменистой тундры. Отметки максимальных высот в этом районе не превышают 3100 м н. ур. м. Далее к югу в междуречье рр. Бар-Бургазы и Богуты характер рельефа заметно меняется. Здесь нередки крутые склоны (35-50° ), гребни хребтов - зубчатые и скалистые, много каменистых осыпей, отвесных скальных стен и обрывов; вершины отдельных гор покрыты ледниками и снежниками. Максимальные высоты достигают 3700-3900 и более м н. ур. м. Массив Талдуаир отделен долинами рек от хр. Чихачева и образует "горный остров" с высотой до 3505 м н. ур. м. Южные склоны массива (бассейн р. Талдуайры) крутые в нижней и средней частях. В верхней части склонов преобладают пологие гривы, покрытые каменистой и травянистой тундрой. Район практически безлесный, отдельные острова леса, образованного лиственницей сибирской, встречаются только по левому берегу р. Бар-Бургазы в ее среднем течении.

Учет аргали проводился визуально на пеших маршрутах, при этом производилось картирование всех встреч групп аргали, их следов, направлений перемещения животных. Точки встреч горных баранов и учетные маршруты наносились на рабочие карты масштаба 1: 100000 и впоследствии уточнялись по данным, полученным портативным GPS приемником. Повторные встречи одних и тех же групп в расчет численности не принимались. Всего в южной части хр. Чихачева нами было учтено 110 горных баранов. Позже данные переносились на цифровые карты района работ масштаба 1:200000, созданные в ГосГИСЦентре "Роскартография". Таким образом, на первом этапе работ мы получали два типа цифровых данных (2 shape-файла) - линейный слой учетных маршрутов и слой точек встреч групп аргали.

Для анализа распределения аргали по обследованной территории и определения области потенциальных местообитаний горных баранов в период учетных работ (сентябрь) была создана цифровая модель рельефа (ЦМР) южной части хр. Чихачева. Для создания ЦМР использовалась методика, разработанная ГИС-специалистом благотворительного фонда "Алтай - 21 век" А.Р. Юмакаевым. При этом линейное покрытие изолиний рельефа было преобразовано в PC ARC/INFO в точечное, где для каждой точки была указана высота над уровнем моря. К полученному из слоя изолиний точечному покрытию командой APPEND были добавлены данные покрытий точек высот горных вершин, отметок урезов воды и высот перевалов. После создания топологии мы получили единое точечное покрытие, включающее все возможные данные о высотах местности южной части хр. Чихачева, представленные в цифровых картах "Роскартографии" исходного масштаба 1: 200000 для Республики Алтай. Этот единый слой точек высот и был использован для создания ЦМР с ячейкой 50х50 м с помощью модуля ArcView Spatial Analyst. Для интерполяции был использован метод Spline и тип интерполяции Tension.

Создание ЦМР обследованной территории позволило нам проанализировать распределение точек встреч аргали по высоте и крутизне склонов. В процессе анализа выяснилось, что все группы горных баранов были зарегистрированы в высотном поясе 2500 - 3200 м над ур. м. и на горных склонах крутизной до 45-50°. Все области ЦМР отвечающие этим условиям были найдены и приняты нами как потенциально возможные местообитания аргали в период учетных работ. Площадь потенциальных местообитаний аргали в южной части хр. Чихачева (S argali) на тот период составила 720 км² (Рис. 1).

Пространственный анализ взаимного расположения учетных маршрутов и точек встреч аргали показал, что максимальное расстояние (r) от учетчика до группы аргали в момент обнаружения группы не превышало 1,4 км. Таким образом, максимальная ширина учетной транссекты для каждого маршрута была равна 2,8 км. Ширина учетной транссекты варьировала в зависимости от пересеченности местности и погодных условий (например, в узких ущельях или во время снегопадов она сокращалась до 800-1000 м). Значение максимального расстояния (r) было использовано для определения максимальной площади территории, охваченной учетными маршрутами (S max) (если бы ширина учетной транссекты всегда равнялась 2,8 км). Для определения S max вокруг каждого учетного маршрута строился буфер с радиусом r равным 1,4 км (для одного учетного маршрута r равнялось 0,5 км из-за снегопада) (Рис. 2).

Настоящая территория, охваченная учетом и ее площадь (S visible) вычислялась с помощью функции Visibility для каждого учетного маршрута и равнялась:

S visible = S max - S invisible, где S invisible - площадь территории, невидимой для учетчика из-за неровностей рельефа в пределах S max (Рис. 3).

Для удобства обработки учетных данных вся территория, охваченная учетом (S visible), была разбита на 6 участков, для каждого из которых функциями Spatial Analyst был рассчитан коэффициент пересеченности местности q:

где a - средняя крутизна склонов на данном участке.

Коэффициент пересеченности q был использован для определения реальной площади, охваченной учетными работами (S real):

S real = q · S visible .

Реальная площадь территории (S real), охваченной нашими учетными работами в южной части хр. Чихачева составила 420 км².

Для определения численности (плотности населения) аргали в различных урочищах во внимание принималась лишь та часть обследованной территории, которая приходилась на возможные местообитания аргали в это время года (S census) (Рис. 4). Таким образом, с помощью Spatial Analyst мы определяли S census как площадь области пересечения S argali и S visible с учетом коэффициента пересеченности местности q для каждого учетного участка. Общая площадь местообитаний аргали, охваченных учетными работами в южной части хр. Чихачева составила 270 км². Численность аргали для каждого учетного участка рассчитывалась как

D = N / S census,

где D - численность аргали на данном участке;

N - количество животных, учтенных на данном участке;

S census - площадь обследованных на данном участке местообитаний аргали.

Сведения о численности аргали в каждом из выделенных участков приводятся в таблице 1.

Таблица 1.

Численность аргали в различных участках обследованной территории в сентябре 1999 г.

Средняя численность аргали в южной части хр.Чихачева в сентябре 1999 г составила 4,1 особи/10 км² и варьировала на различных учетных участках от 0 до 8,3 особей/10 км² (Рис. 5).

Таким образом, использование программного обеспечения ESRI позволило нам определить площадь возможных местообитаний аргали в южной части хр.Чихачева в осенний период и точно рассчитать численность горных баранов в различных урочищах. Полученные таким способом данные обоснованно могут использоваться и для экстраполяций на всю территорию местообитаний аргали на хр.Чихачева.