Научная статья на тему 'Зоогеографический анализ ихтиофауны Алтайского края сиспользованием теории нечетких множеств'

Зоогеографический анализ ихтиофауны Алтайского края сиспользованием теории нечетких множеств Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
169
34
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Зоогеографический анализ ихтиофауны Алтайского края сиспользованием теории нечетких множеств»

УДК 597.05

В. Б. Журавлев

ЗООГЕОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИХТИОФАУНЫ АЛТАЙСКОГО КРАЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕОРИИ НЕЧЕТКИХ МНОЖЕСТВ

По схеме зоогеографического разделения территории Палеарктики, основанной на учете видового состава пресноводных рыб, водоемы Алтайского края относятся к Западно-'[ ^Сибирскому округу Циркумполярной подобласти [1]. При более дробном зоогеогра-фическом районировании округа, учитывающем неоднородность списков таксонов рыб, в Пределах Алтайского края выделены 2 участка: Обско-Чулымский и Барабо-Кулундин-ский [2].

До перекрытия Оби плотиной Новосибирской ГЭС и начала интенсивного хозяйственного воздействия (конец 50-х гг.) в водоемах ¡Алтайского края обитало 26 таксонов кругло-ротых и рыб: ледовитоморская и сибирская миноги, сибирский осетр, стерлядь, таймень, ленок, нельма, пелядь, сиг-пыжьян, сибир-[ скмй хариус, щука, сибирская плотва, сибир-I ский елец, язь, озерный и речной гольян, линь, обыкновенный пескарь, золотой и се-I ребряиый караси, обыкновенный голец, си-I бирская шиповка, налим, окунь, ерш и си-I бирский подкаменщик. Аборигенная ихтио-' фауна Алтайского края представлена 4 фау-■ нистическими комплексами: арктическим Г пресноводным, бореальным предгорным, бо-> реальным равнинным и нагорно-азиатским

13].

В результате процессов акклиматизации и успешной натурализации список ихтиофауны региона с середины 60-х гг. пополнился лещом, судаком и сазаном; с начала 80-х гг. в притоках Оби, некоторых пойменных и материковых озерах в массовом количестве встречаются верховна и девятииглая колюшка, завезенные в край с посадочным материалом сиговых и карпа; в притоках Бии — Кокше и Каменке — отмечены случаи размножения ручьевой и радужной форели, попавшей в реки с паводковыми водами из прудов совхоза «Радужный» [4]. Рыбы-акклима-тизанты являются представителями понто-каспийского пресноводного и третичного равнинного пресноводного фаунистических комплексов. С другой стороны, из видового состава ихтиофауны выпали такие ценные виды, как проходная ледовитоморская минога, пелядь и сиг-пыжьян.

Не доказаны случаи естественного воспроизводства вселенных при рыбоводно-акк-лиматизационных работах ряпушки, байкальского омуля, большеротого буффало, белого и пестрого толстолобиков, белого амура. Современный видовой список ихтиофауны насчитывает 30 видов и подвидов рыб и круг-лоротых, относящихся к 10 семействам: Ре*-готуготйае, Асг'реп&'епйае, 8а1тот&ае, ТкутаШЛае, ЕяоМае, Сурптс1ае, СоЬШ-с1ае, Са&(1и.е, РегМае и Сьшс1ие (табл. 1).

Наиболее распространены в составе ихтиофауны! представители семейства карповых (40%) и окуневых (10%); в других семействах встречается не более 1-2 представителей видовых таксонов. В фаунистическом отношении бореальный равнинный и арктический пресноводный комплексы составляют соответственно 37% и 30% всего списка ихтиофауны.

В основу критериев для разделения зоо-географических территорий Алтайского края по видовому списку ихтиофауны нами предложен матричный метод определения сходства и различия между исследуемыми выборками [5]. Меры сходства или разлитая являются производными от мер пересечения, поэтому в основу всех вычислений положены процедуры формирования мер пересечения | Р |. Меры пересечения могут быть определены для одного объекта (вектора), а для их совокупности полученные значения необходимо суммировать. Расчет производится по формуле

(I)

где и 1к- — идентификаторы мер пересечений между ;-й строкой и /с-м столбцом таблицы исходных данных.

Аналогично значения меры сходства рассчитываются из формулы

«ч - 1 р / р + р

А / Г )к ' г)к * гк}

(2)

и образуют симметричную матрицу | £ | размерностью N х N с единицами на главной диагонали.

Следующим этапом работы является иерархическое упорядочение полученных данных путем аппроксимации отношения меры

зоология

Таблица 1

Видовой состав ихтиофауны Алтайского края

Таксономические категории

Период

II

Сем. Petromyzonidae — Миноговме

Lampetra japónica martens — ледовитоморская минога Lampetra japónica kessleri — сибирская минога

Сем. Acipenseridae — Осетровые Acipenser baeri — сибирский осетр Acipenser ruthenus — стерлядь

Сем. Salmonidae — Лососевые

Salmo trutta morfa fario — ручьевая форель Salmo gardneri irrideus — радужная форель Hucho taimen — таймень Brachimystax lenok — ленок

Сем. Coregonidae — Сиговые

Stenodus leucichthys nelma — нельма

Coregonus peled — пелядь

Coregonus lavaretus pidschian — пыжьян

Сем. Thymallidae — Хариусовые Thymallus arcticus — сибирский хариус

Сем. Esocidae — Щуковые Esox lucius — щука

Сем. Cyprinidae — Карповые Rutilus rutilus lacustris — сибирская плотва Leuciscus leuciscus baicalensis — сибирских! елец Leuciscus idus — язь Phoxinus phoxinus — речной гольян Phoxinus percnurus — озерный гольян Tinca tinca — линь Abramis brama orientalis — лещ Leucaspius delineatus — верховка Gobio gobio — обыкновенный пескарь Carassius carassius — золотой карась Carassius auratus gibelio — серебряный карась Cyprinus carpió — сазан

Сем. Cobitidae — Вьюновые Nemahilus barbat.alus toni — сибирский голец Cobitis taenia sibirica — сибирская шиповка

Сем. Gadidae — Тресковые Lota lota — налим

Сем. Percidae — Окуневые Lucioperca lucioperca — судак Perca fluviatilis — окунь Acerina cernua — ерш

Сем. Cottidae — Подкамепщиковые Cottus gobio — сибирский подкаменщик

Сем. Gasterosteidae — Колюшковые Pungitius pungitius — девятииглая колюшка

+ + + +

+ + + + +

+ + + + +

+ + +

+

+

+ +

+ + + + + +

+ +

+ i

+

+ + + + + + + +

Примечание: I — до перекрытия Оби плотиной Новосибирской ГЭС; И — современный период!

где п

+ С i т

+ ' терри

+ район!

Пе

нога,

1 нельм.

карась

f] Вт

—i язь, оз

Ц а I

Таблица 2

Матрицы мер пересечения (верхний правый угол) и мер сходства (левый нижний угол)

для 18 исслсдоваппых районов

Райо- Районы

ны 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

1 - 8 9 8 4 15 5 11 4 14 6 8 7 5 0 7 2 1

2 59 - 4 4 2 10 4 И 2 10 4 11 10 5 0 10 5 3

3 28 28 - 12 8 10 6 7 6 10 10 4 4 4 1 3 2 1

4 57 32 80 - 8 10 6 8 6 10 10 4 4 4 1 3 2 1

5 32 18 59 70 - 5 8 5 7 5 9 3 2 2 1 2 1 0

б 88 65 56 63 34 - 7 15 6 17 7 10 9 5 0 9 4 2

7 40 36 44 52 80 48 - 6 9 6 6 4 3 4 1 3 1 0

в 71 79 42 55 38 86 46 - 5 14 6 11 9 5 0 10 4 2

9 33 19 46 50 74 43 95 40 - 5 6 3 2 3 1 2 1 0

10 88 69 59 67 37 94 44 85 38 - 7 9 9 5 0 8 4 2

11 46 35 7х 83 86 47 57 44 60 50 - 4 4 3 1 3 1

12 59 92 28 32 27 65 36 79 29 62 35 - 9 5 0 8 4 3

13 56 91 30 35 20 62 30 69 21 67 38 82 - 5 0 8 5 3

и 48 56 35 42 25 40 50 45 40 43 35 56 63 - 0 5 3 9

15 0 0 11 14 18 0 18 0 20 0 17 0 0 0 0 0 0

16 56 91 22 26 20 62 30 77 21 59 29 73 80 63 , 0 - 5 3

17 20 59 18 22 13 33 13 38 14 36 25 47 67 55 0 67 - 3

18 11 40 10 13 0 18 0 21 0 20 14 40 46 44 0 46 75 -

Всего ВИДОВ 15 12 17 13 10 19 10 16 9 17 11 12 10 6 1 10 5 3

Примечание: в матрице мер сходства все значения умножены на 100.

ЁЙдства отношением иерархии и их графическим представлением в виде дендро-граммы сходства. Сущность этого процесса состоит в том. что на каждом шаге производится агломерация строк и столбцов, соответ-[ ствующих максимальному из остающихся значении в |5|. На каждом шаге происходит I'вычеркивание одной из двух объединяемых строк и столбцов матрицы мер сходства и рПреобразование исходных данных с новую матрицу |5Ы|. Агломерация производится по методу парно-групповых средних и рассчитывается по формуле

= + О)

где п = п; + пк.

С учетом видового состава ихтиофауны на территории Алтайского края выделено 18 районов.

Первый: р. Обь (русло) — сибирская минога, сибирский осетр, стерлядь, таймень, нельма, щука, плотва, язь, лещ, серебряный карась, сазан, налим, судак, окунь, ерш.

Второй: р. Обь (пойма) — щука, плотва, язь, озерный гольян, линь, лещ, верховка, зо-

лотой карась, серебряный карась, сазан, судак, окунь.

Третий: р. Катунь (нижнее течение) — сибирский осетр, ручьевая форель, радужная форель, таймень, ленок, хариус, нельма, щука, лещ, серебряный карась, налим, окунь, ерш, сибирский голец, сибирский подкаменщик, девятииглая колюшка.

Четвертый: р. Бия (нижнее течение) — стерлядь, таймень, ленок, хариус, щука, елец, лещ, серебряный карась, налим, окунь, ерш, сибирский голец, сибирский подкаменщик.

Пятый: р. Чарыш (верхнее течение) — таймень, ленок, хариус, щука, елец, речной гольян, сибирский пескарь, налим, окунь, сибирский голец.

Шестой: р. Чарыш (нижнее течение) — сибирская минога, сибирский осетр, стерлядь, таймень, нельма, щука, плотва, елец, язь, лещ, линь, сибирский пескарь, золотой карась, серебряный карась, сазан, налим, судак, окунь, ерш.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Седьмой: р. Алей (верхнее течение) — таймень, хариус, щука, плотва, елец, речной

щ

зоология

гольян, сибирский пескарь, сибирская ши-повка, окунь, ерш.

Восьмой: р. Алей (нижнее течение) — стерлядь, щука, плотва, елец, язь, лещ, линь, сибирский пескарь, золотой карась, серебряный карась, сазан, верховна, налим, судак, окунь, ерш

Девятый: р. Чумыш (верхнее течение) — таймень, хариус, щука, елец, речной гольян, сибирский пескарь, сибирская шиповка, окунь, ерш.

Десятый: р. Чумыш (нижнее течение) — сибирский осетр, стерлядь, таймень, нельма, щука, плотва, елец, язь, лещ, линь, золотой карась, серебряный карась, сазан, налим, судак, окунь, ерш.

Одиннадцатый: предгорные притоки Оби — таймень, ленок, хариус щука, елец, лещ, речной гольян, серебряный карась, налим, окунь, сибирский голец.

Двенадцатый: равнинные притоки Оби — щука, плотва, язь, лещ, верховна, золотой карась, серебряный карась, сибирский пескарь, озерный гольян, сазан, судак, окунь.

Тринадцатый: Бийско-Чумышские озера — щука, плотва, линь, язь, золотой карась, серебряный карась, лещ, озерный гольян, сазан, окунь.

Четырнадцатый: предгорные озера — щука, плотва, серебряный карась, озерный гольян, окунь, ерш.

Пятнадцатый: горные озера — хариус.

Шестнадцатый: Бурлинские озера — щука, плотва, золотой карась, серебряный карась, лещ, линь, озерный гольян, сазан, судак, окунь.

Семнадцатый: Кулундинско-Касмалин-ские озера — золотой карась, серебряный карась, линь, озерный гольян, окунь.

Восемнадцатый: Барнаульские озера — золотой карась, серебряный карась, озерный гольян.

Матрицы мер пересечений и мер сходства с размерностью ] = 18 и к =18 и рассчитанные по формулам (1, 2), представлены в таблице 2. Поскольку они симметричны относительно главной диагонали, в таблице они объединены, так что матрица | Р | занимает правый верхний угол, а матрица | 5 | — левый нижний угол.

Дендрограмма коэффициентов видового сходства ихтиофаун, рассчитанная из формулы (3), распадается на пять групп. Первая включает русловую часть Оби и нижнее те-

Дендрограмма сходства ихтиофауны водоемов Алтайского края

чение ее главных притоков: Чумыша, Чары-ша и Алея, которые вместе соединяются на уровне 85%. Хорошо обособленную группу составляют водоемы поймы Оби. равнинные притоки Оби, Бийско-Чумышские и Бурлинские озера, которые присоединяются к первой группе на уровне 68%. Третья группа — нижнее течение Бии и Катуни, а также предгорные притоки Оби; присоединение к первой группе на уровне 52%. Отдельными кластерами представлены верхнее течение главных притоков Оби, а также Барнаульские и Ку-лундинско-Касмалинские озера. Совершенно обособленное положение на дендрограмме занимают предгорные и горные озера (рис).

Результаты проведенных исследований свидетельствуют о серьезпых сомнениях в правомочности выделения, по крайней мере в пределах Алтайского края, Обско-Чулымско-го и Барабо-Кулундинского зоогеографичес-кого участков, так как состав фауны водоемов Барабо-Кулундинской низменности (Бурлин-ская и Кулундинская группы озер) оказывается принадлежащим к разным кластерам на дендрограмме сходства. По нашему мнению, распространение видового состава ихтиофауны Алтайского края определяется законами вертикальной зональности при выделении равнинных, предгорных и горных сообществ рыб.

Литература

1. Берг Л. С. Рыбы пресных вод СССР и сопредельных стран. Ч. 3, М.; Л., 1949.

2. Иоганзен Б. Г. Этюды по географии и генезису ихтиофауны Сибири. Ш. Зоогеографичес-кие участки Западно-Сибирского округа Ле-довитоморской провинции Палеарктики // Ученые записки Томского ун-та. 1948. №8.

3. Никольский Г. В. О биологической специфике фаунистичееких комплексов и ее значении

для зоогеографии // Зоологический журнал. 1947. Т. 26. Выи 3.

4. Соловов В. П. Продуктивность водоемов Алтайского края и пути их интенсивного рыбо-хозяйственного освоения // Биологические ресурсы внутренних водоемов Сибири и Дальнего Востока. М., 1984.

5. Андреев В. Л. Классификационные построения в экологии и система-токе. М., 1980.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.