Научная статья на тему 'Современное оборудование для дендрохронологических исследований'

Современное оборудование для дендрохронологических исследований Текст научной статьи по специальности «Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук»

CC BY
252
136
Поделиться
Ключевые слова
ДЕНДРОХРОНОЛОГИЯ / ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ДЕНДРОХРОНОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Аннотация научной статьи по общим и комплексным проблемам естественных и точных наук, автор научной работы — Пальчиков С. Б., Румянцев Д. Е.

Пальчиков С.Б., Румянцев Д.Е. СОВРЕМЕННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ДЕНДРОХРОНОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ. В статье рассматриваются возможности использования оборудования фирмы RINNTECH в дендрохронологических исследованиях. Анализируются особенности работы с прибором LINTAB и установкой LIGNOSTATION. Приводится описание различных пакетов программного обеспечения для статистической обработки рядов радиального прироста. Современные возможности для сбора и анализа дендрохронологической информации делают этот метод доступным широкому кругу ученых.

Похожие темы научных работ по общим и комплексным проблемам естественных и точных наук , автор научной работы — Пальчиков С.Б, Румянцев Д.Е.,

Palchikov S.B., Rumiantsev D.E. MODERN INSTRUMENTATION FOR DENDROCHRONOLOGICAL RESEARCHES. Possibilities for using RINNTECH instrumentation for dendrochronology researches are discussed in the article. The features for work with LINTAB and LIGNOSTATION are described at the article. The software kits for statistical analysis time series of ring width is described too. Modern possibilities for tree ring analysis makes this method available for great number of investigators.

Текст научной работы на тему «Современное оборудование для дендрохронологических исследований»

продукционный процесс и структура деревьев, древесин и древостоев

40. Селочник, Н.Н. Распространенность и вредоносность опенка в дубравах Теллермановского леса / Н.Н. Селочник, Н.К. Кондрашова // Микология и фитопатология. - 1991. - Т 25. - Вып. 3. - С. 226-232.

41. Селочник, Н.Н. Действие мучнистой росы и фунгицидов на сеянцы дуба / Н.Н. Селочник, Н.К. Кондрашова // Лесное хозяйство. - 1996. - № 6. - С. 51-53.

42. Сергеева, Т.Н. Сезонные аспекты питания гео-филид (Chilopoda, Geophilomorpha) в дубравах южной лесостепи / Т.Н. Сергеева, И.В. Кудряшева, Л.П. Титова // Зоологический журнал. - 1985.

- Т.44. - Вып. 9. - С. 1377-1383.

43. Стационарные исследования Лаборатории лесоведения АН СССР / Под ред. С.Э. Вомперского.

- М.: Наука, 1984. - 174 с.

44. Стороженко, В.Г. Длительность разложения древесного отпада в древостоях южной лесостепи / В.Г. Стороженко // Лесоведение. - 2000. - № 3.

- С. 36-39.

45. Стороженко, В.Г. Г нилевые фауты коренных лесов Русской равнины / В.Г. Стороженко. - М.: ВНИ-ИЛМ, 2001. - 158 с.

46. Торжевский, В.И. Сравнительная оценка эффективности различных приемов количественного учета микроорганизмов / В.И. Торжевский // Вопросы численности, биомассы и продуктивности почвенных микроорганизмов. - Л.: Наука, 1972. - С. 79-87.

47. Уткин, А.И. Биологическая продуктивность лесов (методы изучения и результаты) / А.И. Уткин // Итоги науки и техники. Лесоведение и лесоводство. - М.: ВИНиТИ, 1975. - Т 1. - С. 9-189.

48. Федоров, В.Д. Экология / В.Д. Федоров, Т.Г. Гильманов. - М.: МГУ, 1980. - 464 с.

49. Худяков, Я.П. Периодичность микробиологических процессов в почве и ее причины / Я.П. Худяков // Вопросы численности, биомассы и продуктивности почвенных микроорганизмов. - Л.: Наука, 1972. - С. 20-37.

50. Черемисинов, Н.А. Место и значение грибов в лесном биогеоценозе. Общие сведения о грибах Теллермановского опытного лесничества. Грибы -активные разрушители лесного опада и подстилки / Н.А. Черемисинов // Дубравы лесостепи в биогеоценологическом освещении. - М.: Наука, 1975. - С. 148-154.

51. Штина, Э.А. Биомасса водорослей в почвах и методы ее определения / Э.А. Штина // Вопросы численности, биомассы и продуктивности почвенных микроорганизмов. - Л.: Наука, 1972. - С. 48-61.

52. Шуманов, Е.А. К вопросу о болезнях и повреждениях молодого дуба в Борисоглебском лесном массиве / Е.А. Шуманов // Тр. ин-та леса АН СССР. 1954. - Т. 16. - С. 110-113.

53. Шуманов, Е.А. О цикаде Cicadetta montana Scop. и ее вредоносности / Е.А. Шуманов // Тр. ин-та леса АН СССР. 1954. - Т 16. - С. 211-241.

54. Экосистемы Теллермановского леса / Отв. ред. В.В. Осипов. - М.: Наука, 2004. -340 с.

55. Kerr J.T., Packer L. Habitat heterogeneity as a determinant of mammal species richness in high-energy regions // Nature. 1997. N385. P.252-254.

56. Selochnik N. Oak decline in forest-steppe region of Russia // Recent advances on oak health in Europe / ed.: Oszako T., Delatour C. Warsaw: Forest Res. Inst., 2000. P. 83-89.

57. Selochnik N.N., Romanovsky M.G. Resistance of early- and late-foliating phenoforms of Quercus robur L. to tree decline and fungous diseases // Проблемы лесной фитопатологии и микологии. Тез. докл. IV Междун. конф. 13-17 окт. 1997. М.: ВНИИЛМ, 1997. С. 79-81.

58. Selochnik N., Romanovsky M. Comparative pathological status of early and late-flushing Quercus robur L. in the mid-Russian forest-steppe // Recent advances on oak health in Europe / ed.: Oszako T., Delatour C. Warsaw: Forest Res. Inst., 2000. P. 231-233.

СОВРЕМЕННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ДЕНДРОХРОНОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

С.Б ПАЛЬЧИКОВ, доц. каф. лесоустройства и охраны лесаМГУЛ, канд. с.-х. наук, Д.Е. РУМЯНЦЕВ, доц. каф. селекции, генетики и дендрологии МГУЛ, канд. биол. наук

Уже в 60-х годах XX в. были известны первые приборы, позволяющие проводить полуавтоматические измерения ширины годичных колец. Так М.И. Розанов в диссертации [1] отмечает, что процесс «...измерения ширины годичных слоев может быть механизирован. Во многих дендрохронологических лабораториях за границей применяется полуавтоматическая машина Эклунда, автоматически записывающая толщину годичного

sbpal@mail.ru; landgraph@list.ru кольца после ее визуальной фиксации исследователем».

Прибор LINTAB (рис. 1, 2) в настоящее время является наиболее удачной современной модификацией машины, принципы которой были придуманы шведским лесоводом Эклундом. Он был разработан Ф. Ринном в германской фирме RINNTECH в 1991г. и до настоящего времени продолжает совершенствоваться. В 2009 г. прибор прошел серти-

46

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2010

продукционный процесс и структура деревьев, древесин и древостоев

фикацию в Федеральном агентстве по техническому регулированию и метрологии; по результатам испытаний был зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений и допущен к применению на территории Российской Федерации. Общий вид прибора на рис. 1. Основной рабочий узел прибора представлен на рис. 2.

Одним из достоинств прибора является простота в обращении. Исследуемый дендрохронологический образец располагают на

рабочем столе прибора. Пористый материал, которым покрыт рабочий стол, обеспечивает стационарное положение образца на поверхности, препятствует скольжению и случайным сдвигам. Исследователь наблюдает поверхность образца в бинокулярный микроскоп (в случае, представленном на рис. 2, прибор укомплектован бинокулярным микроскопом отечественного производства МБС 10) . Шкала, нанесенная на один из окуляров микроскопа, позволяет вести измерения образца.

Рис. 1. Общий вид прибора LINTAB

Рис. 2. Основной рабочий узел LINTAB

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2010

47

продукционный процесс и структура деревьев, древесин и древостоев

Рис. 3. Общий вид установки для работы с программой LIGNOVISION

Рис. 4. Изображение поверхности спила ели европейской, пригодное для обработки в программе LIGNOVISION

Измерения производятся следующим образом: путем вращения рукоятки рабочий стол и расположенный на нем образец смещаются относительно глаз наблюдателя. Каждый раз, когда визирная линия окуляра пересекает границу годичного кольца, исследователь нажимает клавишу мыши и прибор фиксирует ширину годичного коль-

ца. Настройки программного обеспечения прибора позволяют вести измерения ширины годичных колец в четырех вариантах, основанных на комбинации следующих параметров: сдвижка рабочего стола вправо, сдвижка рабочего стола влево, отсчет годичных слоев от коры, отсчет годичных слоев от сердцевины.

48

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2010

продукционный процесс и структура деревьев, древесин и древостоев

Рис. 5. Рабочее окно программы LIGNOVISION (ведется измерение параметров годичных колец образца древесины дуба)

График изменчивости годичных колец по мере измерений отражается на мониторе присоединенного к прибору компьютера. Пакет программ TSAP-Win позволяет вести различного рода статистическую обработку полученных рядов радиального прироста, а также переводить их в другие форматы, например в формат, пригодный для работы в табличном процессоре Microsoft Exel.

С целью ускорения процесса измерения ширины годичных колец, а также получения более точных данных (например при измерении ширины слоя ранней и поздней древесины в годичном кольце) фирмой RINNTECH была разработана программа LIGNOVISION.

Программа может использоваться на персональных компьютерах с операционными системами Microsoft Windows 98, XP, 2000, NT. В комбинации со сканером LIGNOVISION позволяет вести измерения на любых образцах, обладающих контрастными

структурами, и в первую очередь, на отшлифованных образцах древесины (рис. 3).

Первым этапом для работы с LIGNOVISION является подготовка поверхности образца древесины, для чего могут использоваться очень острые режущие инструменты либо наждачная бумага. Для увеличения контрастности структур древесины рекомендуется использовать порошок мела либо растительное масло. Второй этап - это получение сканированного изображения (рис. 4).

Затем, после определения направления, по которому будут вестись измерения, запускается процедура автоматического распознавания годичных колец. Полностью автоматическое распознавание годичных колец имеет недостаточную для дендрохронологических исследований точность, поэтому как вспомогательная процедура используется визуальный контроль и ручная корректировка результатов автоматического распознавания с помощью компьютерной мыши.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2010

49

продукционный процесс и структура деревьев, древесин и древостоев

Рис. 6. Установка LIGNOSTATION позволяет получать наиболее подробную информацию о параметрах изменчивости годичных колец

Данные, полученные при работе с LIGNOVISION (рис. 5), могут быть сохранены в формате, пригодном для последующей их статистической обработки в программе TSAP-Win и работы в табличном процессоре Microsoft Exel.

Помимо ширины годичного кольца в программе возможно измерение ширины слоя поздней и ширины слоя ранней древесины. Кроме того, в LIGNOVISION предусмотрены возможности для обработки не только изображений, полученных путем простого сканирования, но и путем сканирования рентгеновскими лучами на установке LIGNOSTATION (рис. 6). LIGNOVISION в комплекте с LIGNOSTATION позволяет определять такие параметры образца древесины, как минимальная и максимальная плотность, плотность слоев ранней и поздней древесины.

Сбор дендрохронологической информации представляет первый этап, необходимый для решения исследовательской либо экспертной задачи. За ним в обязательном порядке должен следовать аналитический этап. В силу того, что лесоводственно ориентированная дендрохронология только начинает формироваться как самостоятельное научное направление, комплексы аппаратно-программных средств для решения приоритетных для

лесоводства задач в большинстве своем не разработаны. Одной из первых программ такого рода была специализированная программа GROWLINE [2]. Наилучшим образом она подходит для решения задач установления времени гибели сухостоя; времени рубки дерева; поиска выпадающих годичных колец в насаждениях, где имели место вспышки численности хвое- и листогрызущих вредителей. Первая версия этой программы была разработана в 1995 г. применительно к среде MS DOS. Программа до настоящего времени широко используется в научной работе и в учебном процессе во МГУЛ. Применение программы DOS BOX позволяет адаптировать ее для работы в среде Microsoft Windows.

В 2008-2009 гг. в лаборатории дендрохронологии ООО «ЗДОРОВЫЙ ЛЕС» был разработан комплекс аппаратно-программных средств, предназначенный для анализа дендрохронологической информации с целью решения задачи идентификации места происхождения древесины.

Несомненно, что дальнейшее развитие лесоводственно ориентированной дендрохронологии потребует создания других специализированных программных комплексов. Современное оборудование для сбора дендрохронологической информации позволяет

50

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2010