Вероятностная оценка пула видов растительных сообществ на основе региональных экологических шкал

• Автор: Шагиев, Булат Ринатович
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 185 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОЦЕНКИ ЭКОТОПИЧЕСКОЙ АССОЦИИРОВАННОСТИ ВИДОВ РАСТЕНИЙ
1.1. Понятие пула видов и его связь с видовым разнообразием
1.2. Экологическая индивидуальность, индикаторные свойства видов и применение в экологических шкалах
1.3. Калибровка и регионализация экологических шкал
ГЛАВА 2. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЕГИОНА ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛАВА 3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛАВА 4. РЕГИОНАЛЬНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ШКАЛЫ: ХАРАКТЕРИСТИКА, АЛГОРИТМ РАЗРАБОТКИ
4.1. Регионализация экологических шкал методами ординации растительности, по данным полевых измерений и ДДЗЗ
4.2. Экологическая шкала по фактору влажности
4.3. Экологическая шкала по фактору почвенного плодородия
ГЛАВА 5. ОЦЕНКА РЕГИОНАЛЬНОГО ПУЛА ВИДОВ РАСТИТЕЛЬНЫХ СООБЩЕСТВ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования
В связи с ростом антропогенной нагрузки на биосферу в настоящее время наиболее актуальными экологическими проблемами являются сокращение биоразнообразия, деградация растительного покрова, фрагментация и сокращение естественных местообитаний. Поэтому одним из важных направлений в экологии становится оценка экологических условий среды для планирования мероприятий по восстановлению нарушенных экосистем. Активное развитие современных методов компьютерного моделирования, широкое использование цифровых моделей и данных дистанционного зондирования Земли в сочетании с применением знаний о разнообразии видов и их экологической индивидуальности делает возможным определение состава потенциального растительного покрова, наиболее соответствующего физико-географическим условиям определенного региона. В связи с этой актуальной задачей следует признать, что экологические индикационные шкалы, адаптированные под условия конкретного региона и региональную флору, объективно и достоверно оценивающие требования видов к условиям окружающей среды, незаменимы при оценке пула видов целевых растительных сообществ восстанавливаемых экосистем.
Цель и задачи исследования
Цель работы - разработать алгоритм создания региональных экологических шкал и оценить пул видов на их основе.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Выявить статистически значимую связь между основными экологическими факторами и суррогатными факторами, доказать возможность их применения.
2. Разработать региональные экологические шкалы по факторам

плодородия почвы и влажности на основе получения несмещенных вероятностных оценок.
3. Показать возможность использования региональных экологических шкал для оценки пула видов растительных сообществ на примере Раифского участка ВКГПБЗ.
Научная новизна
В настоящей работе представлен новый метод по регионализации экологических шкал и получению региональных индикаторных значений по факторам почвенного плодородия и влажности. В работе предложен оригинальный алгоритм на основе Байесовского подхода с использованием флористической базы данных «Флора» и априорных вероятностей значений почвенного плодородия и влажности почвы, оцениваемых с помощью суррогатных факторов. Показана принципиальная возможность оценивать экотопические условия, выраженные в виде индикаторных значений, с помощью суррогатных факторов - данных дистанционного зондирования Земли (ДДЗЗ) и цифровых моделей рельефа (ЦМР). Работа открывает возможности по созданию региональных экологических шкал для новых регионов и показывает возможность оценивать пул видов растительных сообществ с помощью региональных индикаторных значений.
Теоретическая и практическая значимость
Результаты данной работы развивают представления о суррогатных факторах и показывают возможность их использования в качестве показателей, позволяющих оценивать выраженность экологических факторов. Концепция суррогатных факторов может быть использована при вероятностном моделировании, в прогнозах пространственного распределения биоразнообразия, при картировании типов растительности и почв, для составления карт возможных местообитаний редких и исчезающих видов. Настоящее исследование показывает преимущество использования ДДЗЗ,

Таблица
Номера снимков Landsat 5 ТМ, использованных в работе
Номер снимка
1 LT51680212010183KIS02
2 LT51680222010183KIS02
3 LT51690212010174MOROO
4 LT51690222010174MOROO
5 LT51700212010197KIS01
6 LT51700222010197KIS01
7 LT51710212010188KIS01
8 LT51710222010188KIS01
В качестве исходных данных для расчета топографических индексов влажности была использована цифровая модель рельефа (ЦМР) Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) версии 4 с разрешением 3 угловые секунды (примерно 90 м на экваторе) (USGS, 2006). В настоящее время SRTM (рис. 3.1) является одним из лучших источников данных о рельефе на территорию Европейской части России, которые находятся в открытом доступе и распространяются с помощью сервиса CGIAR-CSI.
На подготовительном этапе была проведена нормализация БД «Флора» в Visual FoxPro с помощью SQL-запросов. Сначала таблицы проверялись на непротиворечивость, т.е. на наличие записей с нулевыми, пустыми или дублирующимися идентификаторами, либо повторяющихся записей. Затем таблицы проверялись на соответствие друг другу, и на соответствие полей записям в библиотеках. После проверки БД «Флора» и исправления всех ошибок таблица Flora2 с описаниями растительности была экспортирована в текстовый формат для дальнейшего анализа в статистической среде R.