КЛАССИФИКАЦИЯ МОДЕЛЕЙ РОСТА И РАЗВИТИЯ ДРЕВОСТОЕВ Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

AGRICULTURAL SCIENCES

КЛАССИФИКАЦИЯ МОДЕЛЕЙ РОСТА И РАЗВИТИЯ ДРЕВОСТОЕВ

Иванова Е.Е.

Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова, аспирант

CLASSIFICATION OF MODELS OF GROWTH AND DEVELOPMENT OF STANDS

Ivanova E.

Northern (Arctic) federal university named after M.V. Lomonosov,

postgraduate

Аннотация

В работе предложен системный подход по изучению моделей роста и развития. Предлагаемый подход рассматривает взаимоотношения, возникающие с элементами системы, учитывает параметры системы и метод, применяемый для изучения модели. Приведена классификация моделей роста и развития дерева, приведены примеры подтверждающие применимость иерархии основных групп моделей взаимоотношений в системе дерева, параметров и инструментов моделирования.

Abstract

The paper proposes a systematic approach to the study models of growth and development. The proposed approach considers the relationships that arise with the elements of the system, takes into account the parameters of the system and the method used to study the model. The classification models of tree growth and development is given, examples are given confirming the applicability of the hierarchy of the main groups models of relationship in the tree system, parameters and modeling tools.

Ключевые слова: модель роста и развития, классификация моделей роста и развития, системный подход.

Keywords: model of growth and development, classification of models of growth and development, systematic approach.

Исследование динамики роста и развития дре-востоев позволяет прогнозировать функционирование сложнейшей биологической системы, которой является лес. Лес - один из важнейших богатств человечества, его значение в жизни человека очень велико. Поэтому важным вопросом в оценке качества среды обитания стоят задачи исследования лесных экосистем. Исходя из этого, в исследование динамики роста и развития древостоев необходимо применение системного подхода.

При применении системного подхода насаждение рассматривается как объект, который имеет различные связи и зависимости, объединенные единой целью и параметрами. Важно отметить, что каждый элемент насаждения, то есть дерево можно рассматривать в качестве элемента более сложной системы. Таким образом, дерево является подсистемой системы древостоя. Взаимосвязанными элементами системы дерева являются корни, ствол, листья и параметры, которые характеризуют их различные взаимодействия. Различают следующие виды взаимодействия в системе дерева:

- взаимоотношения дерева и среды - экологический уровень;

- взаимоотношения дерева между особями такого же вида - популяционный уровень;

- взаимоотношения дерева между разными видами и разными биологическими формами - био-ценотический уровень.

Взаимоотношения экологического уровня можно объединить в три группы:

1. взаимодействие дерева с неживыми компонентами экосистемы, к которым относятся вода, свет, радиация, температура, влажность, климатические условия (атмосфера);

2. взаимодействие дерева с почвой, которое приводит к перераспределению минеральных веществ, содержащихся в почве, по ее горизонтам, что влияет на кислотность и химический состав;

3. взаимодействие дерева с атмосферой, в котором влияние оказывает дерево с точки зрения формирования своего фитоклимата вокруг каждого биогеоценоза.

Взаимоотношения популяционного уровня определяются взаимодействием дерева с другими особями такого же вида, которое осуществляется через влияние друг на друга или конкуренцией за ресурс.

Взаимоотношения биоценотического уровня определяются следующими группами взаимоотношений:

1. взаимодействие дерева с микроорганизмами и разными компонентами биогеоценоза, которое оказывает влияние на органический и неорганический состав почвы, а значит, велика их биогео-ценотическая роль в почве;

2. взаимодействие дерева с животным миром, для которых деревья могут являться пищей или строительным материалом для жилья, а также мо-

гут являться одним из элементов в цепочке воспроизводства самого дерева или оказывать косвенное влияние на изменение химического и физического состава почвы.

Системный подход позволяет описать состояние и взаимосвязи элементов системы дерева и далее представить систему в виде модели, а, следовательно, применять методы моделирования. Различные виды моделирования позволяют отражать взаимосвязи системы и рассматривать систему в динамике, что дает возможность строить прогнозы состояния системы в будущем.

Методология моделирования начиналась с эмпирического подхода, основанного на использовании графического метода, и уже сегодня получено большое количество уравнений, позволяющих описывать динамику хода роста и развития. Развитие моделирования в Центральной Европе ведутся с 1850-го года. Исследование динамики роста и продуктивности древостоев осуществлялось через составление таблиц хода роста, на основе которых путем графического метода получали различные виды математического описания модели роста и развития. Таблицы хода роста строились на основе многолетних наблюдений за древостоем и считались базовыми вплоть до 1950 года. Аналогичный путь развития моделирования динамики роста наблюдался и в отечественной практике.

На текущий момент наработан большой материал по исследованию роста и развития насаждений. Кроме того, предложено множество классификаций моделей роста и развития лесных экосистем. Многие предлагаемые классификации моделей роста и развития основаны на подходе от общего к частному, так Мипго [15] и БиЛИаП [14] выделяют две категории моделей роста и продуктивности:

- модели всего древостоя;

- модели отдельного дерева.

В своей работе А.Н. Колобов [6] предлагает классификацию моделей по их назначению и делит на четыре группы:

- модели роста и урожая;

- модели имитации лесопользования;

- модели сукцессии;

- процессные модели.

В своей работе хотим показать другую классификацию моделей роста и развития в основу, которой положен системный подход взаимоотношений в системе дерева. По взаимоотношениям различного уровня модели делятся (Рис.):

- модели экологического уровня;

- модели популяционного уровня;

- модели биоценотического уровня.

Большинство моделей, предлагаемые научным

сообществом, относятся к группе моделей экологического уровня (модели взаимодействия с неживыми компонентами экосистемы или взаимодействия с почвой) и к группе моделей популяцион-ного уровня (модели конкуренции за ресурс или модели отпада). Модели, относящиеся к группе биоценотического уровня, не исследованы в отечественной практике вовсе.

В основу любой модели роста и развития древостоя положено исследование динамики какого-либо параметра, по изменению которого можно говорить о темпах роста дерева (Рис.). Огромный объем моделей исследует динамику роста высоты и диаметра, часть моделей описывает прирост высоты и диаметра и в меньшей степени отдается предпочтение исследованиям динамики роста биомассы дерева.

Иерархия классификации моделей роста и развития была бы неполной, если упускать инструменты, позволяющие описывать динамику роста и развития дерева. Поэтому следующий уровень в иерархии моделей роста и развития - это методы, применяемые для построения самой модели (Рис.). Анализируя работы в этой области, можно говорить о том, что для построения моделей применяются методы моделирования. Из всего разнообразия методов моделирования применяется натурное моделирование, имитационное моделирование и математическое моделирование. Большой объем исследованных моделей показал, что значительная часть моделей строится на основе натурного или математического моделирования. Однако хочется отметить, что с развитием компьютерных технологий наблюдается интерес в построении моделей методами имитационного моделирования, которое будет способствовать изучению более сложных биологических процессов, происходящих в древостое.

1 уровень

2 уровень

Рис. Иерархия основных групп моделей взаимоотношений в системе дерева, параметров и

инструментов моделирования

Исходя из выше рассмотренной иерархии моделей роста и развития модели, предлагаемые исследователями сорок лет назад, основаны на взаимоотношениях дерева с почвой, а именно учитывали условия местопроизрастания, изучали динамику развития возраста средствами натурного моделирования [3,4,8,10,11]. В более ранних работах модели роста и развития вообще не учитывали взаимоотношения различного уровня, однако основывались на натурном моделировании роста дерева в высоту [7,9]. Одновременно с исследованиями взаимоотношений дерева с почвой рассматривается ряд моделей, которые изучают взаимоотношения с неживыми компонентами экосистемы такими как, климат, освещенность, в таких моделях, как правило, учитывается прирост [1,12,13].

В начале XXI века идет расширение возможностей в исследовании хода роста и развития дерева. Изыскатели в этой области начали учитывать взаимоотношения между особями одного и разного видов и применять методы математического и имитационного моделирования [2,5].

Основываясь на предлагаемой классификации и многообразии моделей роста и развития дерева, при проектировании исследования необходимо учитывать взаимоотношения внутри системы дерева, которые будут положены в основу изучения модели, а также параметры, которые будут изучаться в ходе моделирования и саму технологию моделирования. Наиболее перспективным подходом в видовом изучении моделей роста и развития является системный подход. Данный подход позволяет учитывать различные взаимоотношения и объединяет ее всевозможные параметры, а также инструменты, с помощью которых происходит построение модели, что позволяет описывать дерево

как целостную систему, которую можно дублировать на весь древостой в целом. Уровни иерархий могут быть дополнены в связи с расширением исследований более сложных биологических процессов, происходящих в древостое.

Список литературы

1. Баркаускас А.П., Кайрюкшис Л.А., Юод-валькис А.И. Определение оптимальных условий роста ели под пологом мягколиственных// Формирование эталонных насаждений// Тезисы докладов Всесоюзной конференции по формированию максимально продуктивных эталонных насаждений, 19-22 июня 1979 г., часть П «Piecea Ш», Каунас-Ги-рионис, 1979, С.120-122.

2. Брацун Д.А., Колесников А.К., Люшнин А.В., Шкараба Е.М. Моделирование процессов структурообразования в лесах Пермского края на основе клеточных автоматов и уравнений реакции-диффузии // Имитационное моделирование. Теория и практика: Сборник докладов третьей всероссийской научно-практической конференции ИММОД-2007. Том 2. СПб.: ФГУП ЦНИИТС. 2007. С. 29-33.

3. Войнов Г.С. Некоторые закономерности изменения таксационных показателей осинников с возрастом// Тезисы докладов к Всесоюзному совещанию «Состояние возобновления и пути формирования молодняков на концентрированных вырубках Северо-Запада Европейской части СССР» (1720 августа 1971 г.), Архангельск, 1971 г., С. 130131.

4. Ермаков В.Е. Ход роста сосняков Белоруссии по основным типам леса// Лесной журнал, 1971, № 2, С. 24.

5. Карасева М.А. Лиственница сибирская в Среднем Поволжье: Научное издание. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2003, 376 с.

6. Колобов А.Н. Подходы к построению моделей динамики древесных сообществ // Региональные проблемы. 2012. Т. 15, № 1, С. 5-14.

7. Кричун М., Питикин А.И., Кар-пат.фил.Укр. НИИЛХА. Способ таксации текущего прироста стволовой древисины основных пород Карпат/ Тезисы докладов научной конференции «Закономерности роста и производительности дре-востоев», Каунас, 16-17 апреля, 1985, 250 с.

8. Кулешис А.А. Использование закономерностей строения и роста при моделировании некоторых параметров в ельниках// Формирование эталонных насаждений// Тезисы докладов Всесоюзной конференции по формированию максимально продуктивных эталонных насаждений, 19-22 июня 1979 г., часть П «Piecea Ш», Каунас-Гирионис, 1979, С.10-14.

9. Мелехов И.С. Основы типологии вырубок текст. / И.С. Мелехов // Основы типологии вырубок и ее значение в лесном хозяйстве. Архангельск, 1959. С. 5-33.

10. Перцев Г.А. Ход роста смешанных модальных лиственничных насаждений Юго-Восточного

Алтая// Межвузовские научные труды по лесному хозяйству. Раздел III. Лесная таксация и лесоустройство. Вып. II. Красноярск, Рио СибТИ, 1973, 243 с.

11. Руссков В. Г. Тенденции и периодичности роста деревьев сосны по высоте: Автореф. дис. канд. биол. наук: 06.03.02/ В. Г. Руссков; Институт леса СО РАН. - Красноярск, 2012. 20 с.

12. Тыну Оя. Модель хода роста ели// Формирование эталонных насаждений// Тезисы докладов Всесоюзной конференции по формированию максимально продуктивных эталонных насаждений, 19-22 июня 1979 г., часть П «Piecea Ш», Каунас-Гирионис, 1979, С. 80-81.

13. Чертов О. Г. Математическая модель экосистемы одного растения// Журнал общей биологии. 1983. Т. 44, № 3. С. 406-414.

14. Burkhart, H.E., 1990. Status and future of growth and yield models. In: Proc. a Symp. on State-of the Art Methodology of Forest Inventory. USDA For. Serv., Gen. Tech. Rep. PNWGTR-263, pp.409-414.

15. Munro, D.D., 1974.Forest growth models: a prognosis. In: Fries, J. (Ed.), Growth Models for Tree and Stand Simulation. Res. Note 30, Dept. For. Yield Res., Royal College of Forestry, Stock-holm, pp.7-21.

К ВОПРОСУ ВЫРАЩИВАНИЯ НУТРИЙ В УСЛОВИЯХ ЛПХ

Туманова М.И.

Доцент кафедры механизации и БЖД, к.т.н., факультета механизации ФГБОУВО КубГАУ

Вавилов Е.В., Мельников В. С., Фарманов В.В. Студенты

ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина»

ON THE ISSUE OF GROWING NUTRIA IN A PRIVATE HOUSEHOLD INFORMATION ABOUT

THE AUTHOR(AUTHORS)

Tumanova M.

Associate Professor of the Department of Mechanization and Railway Transport, Ph.D., Faculty of Mechanization FGBOU VO KubSAU

Vavilov E., Melnikov V., Farmanov V. Students

FSBEI HE "Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin"

Аннотация

В статье представлен анализ литературных источников по способам содержания, кормления и поения нутрий, позволяющих повысить экономическую эффективность выращивания нутрий в домашних условиях.

Abstract

The article presents an analysis of the literature on the methods of keeping, feeding and watering nutria, which makes it possible to increase the economic efficiency of growing nutria at home.

Ключевые слова: нутрия, клеточное содержание, корм, рацион, животное. Keywords: nutria, cellular content, food, diet, animal.