Математическая модель эволюции леса

• Автор: Кузнецов, Виктор Иванович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 184 с. : ил

Оглавление Математическая модель эволюции леса Введение
§ 1. Проблемы локальной экологии леса
§ 2. Постановка задачи
Глава 1. Общие модели.
§ 3. Адекватность модели леса
§ 4. Модели отдельной популяции
§ 5. Основные экологические взаимодействия и их моделирование
§ 6. Модель Лесли учета возрастной структуры
§ 7. Модель моновозрастной посадки
§ 8. Учет возраста и репродукционного порога в непрерывной модели
§ 9. Принципы построения пространственных моделей
Глава 2. Сосредоточенная модель двухвидового леса.
§ 10. Базисная модель леса с возобновляемым ресурсом
§11. Конкуренция за световые ресурсы
§ 12. Конкуренция за водные ресурсы
§ 13. Учет возрастной структуры леса
§ 14. Обобщенная сосредоточенная модель эволюции двухвидового леса
Глава З.Пространственно-распределенные модели.
§ 15. Пространственное обобщение сосредоточенной модели
§ 16. Модель с учетом переноса семян
§ 17. Модель с учетом эффекта опушки, интегральных взаимодействий и внешних сил
§ 18. Результаты моделирования
Заключение.
§ 19. Основные результаты работы
§ 20. Направления дальнейших работ
§ 21. Список литературы
Приложение.
§ 22. Экспериментально измеренные характеристики леса средней полосы
§23 Листинги

Словарь специальных терминов
Автотрофы организмы, синтезирующие из неорганических веществ органические. Ареал область распространения вида.
Аутоэкология экологическая дисциплина, изучающая взаимоотношения с средой. Биогеоценоз эволюционно сложившаяся, относительно пространственно ограниченная, внутренне однородная природная система функционально связанных живых организмов и окружающей их абиотической средой.
Абиотический компонент неживой компонент биологического сообщества.
Биота совокупность живых организмов, населяющих данный регион.
Биотоп однородное по абиотическим факторам среды пространство, занятое биоценозом.
Биосфера нижняя часть атмосферы, вся гидросфера, верхняя часть литосферы, населенная живыми организмами.
Биоценоз любое сообщество взаимно связанных организмов, живущих на участке суши.
Болото избыточно увлажненный участок земли (более 30 см.)
Вещество косное вещество, образуемое процессами, в которых живое вещество не участвует.
Вид совокупность особей, обладающих общими морфофизиологическими признаками, способных скрещиваться друг с другом. Вид дает систему генотипов, формирующих определенную нишу в биоценозах.
Выживаемость число особей в процентах, сохранившихся в популяции за определенный промежуток времени.
Генотип совокупность всех наследственных свойств особи.
Гумус органическое вещество почвы, образующееся в результате разложения растительных и животных остатков и продуктов жизнедеятельности. Гумус не включает органические остатки, не утратившие тканевую структуру, и тем более живые организмы. Для такого компонента почвы предусмотрен термин перегной. Десукция процесс отсоса влаги корнями растений из почвы.
Диссипативные системы так называются Вольтеровские системы, для которых из компонент, образующих систему, можно построить некоторую положительноопределенную квадратичную форму 1*(^| ,N3,...МП) = ^(Х;У;где
соответственно есть коэффициенты формы, коэффициенты
взаимодействия видов, численности видов.
Емкость среды. Способность среды поддерживать функции некоторого биотического образования , выраженная в некоторых численных формах (например, числом особей некоторого вида).
Загрязнение все то, что не в том месте, не в то время и не в том количестве, какое естественно для природы, что выводит ее системы из равновесия , отличается от обычной нормы.
Загрязнение вторичное образование опасных загрязнителей в ходе физикохимических процессов, идущих непосредственно в среде.
Иммиграция вселение в какую-то местность организмов, здесь ранее не обитавших. Имитационная модель модель, которая описывает конкретный тип сообщества с возможной подробностью.
Кадастр систематизированный свод данных, включающий качественную и количественную опись объектов или явлений.
Климакс «заключительная стадия»биогенетической сукцессии.
Лес перестойный лес,достигший возраста и развития, когда прирост древесины прекращается, а лесопромышленные качества деревьев ухудшаются.
Лес климаксный лес, находящийся в стадии увядания репродукционных возможностей.
Катастрофа экологическая резкое изменение среды обитания необратимого характера.
Мелиорация коренное, с расчетом на длительный период, значительное изменение природный среды с намерением ее улучшения для природопользования.
Миграция перемещение организмов за пределы индивидуального участка обитания. Микориза симбиотическое обитание грибов на корнях и в тканях растений. Микрофлора флора микроорганизмов в сообществе.

Мониторинг слежение за какими-либо объектами или явлениями в приложении к среде жизни (мониторинг окружающей среды).
Мягкое управление природой. Синоним экологическое управление. Управление природными процессами с учетом естественных сил природы, способное вызвать желательные цепные природные процессы. Примером может служить агролесомелиорация.
Нагрузка рекреационная степень непосредственного влияния отдыхающих людей на природные комплексы.
Ниша экологическая место вида в природе: пространственное положение, функциональная роль в сообществе, и т.д.
Принцип встреч и эквивалентов согласно этому принципу предполагается, что изменение численности некоторого вида жертвы в результате поедания ее хищником определяется количеством встреч между особями данных видов, что дает произведение численности видов. А прирост численности хищника таков, как если бы съеденное мгновенно преобразовывалось в особи хищника с некоторым эквивалентом усвояемости.
Принцип Либиха рост и развитие экосистем, как правило лимитируется каким-либо фактором.
Принцип исключения Гаузе Г.Ф. два вида не могут существовать в одной и той же местности, если их экологические потребности идентичны (занимают одну и ту же экологическую нишу).
Природопользование совокупность всех форм эксплуатации природно-ресурсного потенциала.
Прирост биомассы количественное увеличение живого вещества популяции, отнесенное к единице времени и единице площади.
Плодородие обобщенное плодородие, возникающее на основе переработки органических остатков животных и растений, а также за счет деятельности микрофлоры, усваивающей компоненты из воздуха и водных потоков.
Пойма часть речной долины, заливаемая водой.
Популяция совокупность особей одного вида , в течение длительного времени населяющая определенное пространство.
Продуценты автотрофы и хемотрофы, производящие живое вещество.
Прокариоты размножающиеся делением, безядерные организмы. По характеру питания автотрофы (в том числе хемотрофы и гетеротрофы). Сюда относятся бактерии, вирусы, синезеленые водоросли. Разговорный эквивалент микроорганизмы.
ПТК природно-территориальный комплекс.
Рекреация восстановление здоровья и трудоспособности путем отдыха на лоне природы, туризм и т.д.
Репродукционный (регенеративный) возраст возраст, начиная с которого возможно размножение.
Сообщество система совместно живущих в пределах естественного объема пространства автотрофных и гетеротрофных организмов. Могут рассматриваться сообщества: микроорганизмов, лесное сообщество, сообщество растений (фитоценоз).
Сообщество горизонтальной структуры это сообщество нескольких видов, находящихся на одном трофическом уровне, т.е. конкурирующих за один или несколько ресурсов.
Сукцессия последовательная смена биоценозов, преемственно возникающая на одной и той же территории под влиянием природных факторов.
Экосистема любое сообщество живых существ и его среда обитания Техногенез процесс изменения природных комплексов под воздействием производственной деятельности человека.
Транспирация испарение воды надземными органами растений (в основном, листьями).
Трофическая функция функция, аргументом которой является плодородие или иные питательные вещества, и которая показывает способность некоторого вида к поглощению этих питательных веществ ( обычно в зависимости от наличия питательных веществ при обилии питания эта функция выходит на постоянную). Трофическая цепь незамкнутая это цепь, в который ресурс не восстанавливается за счет участников цепи. Замкнутая цепь, когда ресурс, поедаемый автотрофами, восстанавливается за счет участников цепи.

Её поведение может быть охарактеризовано с помощью фазового портрета на плоскости с координатами (щ, и2) [64]. Здесь же содержится несколько вероятных сценариев эволюции, в зависимости от начального значения плотности биомассы. На рис.З изображён один из четырёх возможных путей развития двувидовой системы с конкуренцией, описываемой системой (4,1).
Эта система похожа на разобранную систему симбиоза, за исключением знаков перед коэффициентами. Из рисунка (3,1) видно что изоклины могут пересекаться в 1 четверти в двух вариантах: когда точка пересечения с осью ординат изоклины для первого уравнения, выше аналогичной точки изоклины второго уравнения и наоборот.
Также возможны два случая, когда изоклины не пересекаются в первой четверти ( один вариант - первая изоклина выше, второй вариант - наоборот).
По виду правых частей ясно, что для всех четырех вариантов можно построить для переменных модели прямоугольную область «адекватности». Значит, все четыре случая дают устойчивые модели. На листингах (1,1 и (2,1) приведены области комбинаций параметров, при которых реализуется та или иная модель.
Эти комбинации также можно получить из рис.З : если а-2 < 1 и 0.21 >1, то конкурентную борьбу со временем выигрывает первый вид, если а-|2 >1 и ос21 < 1, то побеждает второй. При си2 < 1 и а21 < 1, реализуется устойчивое сосуществование видов, а в последнем случае (представленном на рисунке) а12>1иа21>1 исход конкуренции определяется начальным соотношением численностей [92].
Фазовые портреты каждой из этих моделей изображены на листингах (За,1), (Зв, 1). Подробные выкладки, программы и анализ точек покоя на листингах(1-3,1) и (2а,1).