УДК 582:330.341
DOI: https://doi.org/10.52540/2074-9457.2021.2.48
Г. Н. Бузук
Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет, г. Витебск, Республика Беларусь
Несмотря на интенсивное развитие инструментальных методов анализа факторов окружающей среды для растительных сообществ, до сих пор сохраняет свое значение их оценка с помощью экологических шкал. Достоинством экологических шкал является их способность отражать обобщенные и усредненные характеристики экологических режимов в силу значительной инерции в ответной реакции состава растительных сообществ на изменение тех или иных параметров среды. Основными способами расчета при использовании экологических шкал являются метод среднего и метод идеального индикатора (линейной регрессии), в том числе модифицированный алгоритм расчета уровня эдафических и климатических факторов среды по амплитудным экологическим шкалам. Целью настоящей работы явилось дальнейшее совершенствование способа оценки уровня экологических факторов (экологического пространства) растительных сообществ. Для расчетов и визуализации полученных результатов использовали Excel и собственные программы, написанные в среде Matlab. В основе способа лежит нахождение взвешенного среднего для уровня фактора, найденного традиционным способом и методом идеального индикатора. Предложено веса факторов при обоих методах расчета задавать как явно, так и в зависимости от экологического индекса, отражающего соответствие (адекватность) состава растительного сообщества сложившемуся в местообитании уровню экологических факторов. Они также могут быть найдены по линейной или нелинейной зависимостям относительно середины амплитудной экологической шкалы. Сделан вывод о возможности прогнозирования содержания вторичных метаболитов в растениях на основе оценки уровня экологических факторов для растительных сообществ.
Ключевые слова:
экологические шкалы, линейная регрессия, экологический индекс, вес экологического фактора.
SUMMARY
G. N. Buzuk
COMPREHENSIVE WAY OF CALCULATING ECOLOGICAL (ENVIRONMENTAL SPACE) FACTORS OF PLANT COMMUNITIES ENVIRONMENT FOR AMPLITUDE ECOLOGICAL SCALES
Vitebsk State Order of Peoples' Friendship Medical University Vitebsk, The Republic of Belarus
Despite intensive development of instrumental methods of environmental factors analysis for plant communities their assessment with ecological scales still remains important. The main advantage of ecological scales is their ability to reflect generalized and average characteristics of ecological regimes due to significant inertia in response of plant communities composition to the change of certain characteristics of the environment. The main ways of calculation while using ecological scales are the medium-sized method and the ideal indicator method (of linear regression) including modified algorithm of calculating the level of edaphic and climatic factors of the environment with amplitude ecological scales. The aim of this work was to improve further the method for assessing the level of ecological factors (ecological space) in plant communities. For calculations and visualization of the results obtained we used Excel and our own programs written in the Matlab media. The basis of the method is finding the factor averagely weighed for the level calculated by the traditional way and by the method of the ideal indicator. It is proposed to set the weight of factors in both methods of calculation both explicitly and depending on the ecological index reflecting correspondence (adequacy) of the plant community composition to the level of ecological factors prevailing in the habitat. They can also be calculated by linear or non-linear dependencies relative to the middle of amplitude ecological scale. The conclusion is that it is possible to predict the content of secondary metabolites in plants based on assessing the level of ecological factors for plant communities.
Keywords:
ecological scales, linear regression, ecological index, ecological factor weight.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Пространственное варьирование показателей экологического состояния дерново-лесных почв Усманского бора / А. В. Белик [и др.] // Лесотехнический журн. – 2020. – Т. 10, № 3. – С. 5–15.
2. Литвинович, А. В. Пространственная неоднородность агрохимических показателей пахотных дерново-подзолистых почв / А. В. Литвинович // Агрохимия. – 2007. – № 5. –С.89–94.
3. Медведев, В. В. Неоднородность агрохимических показателей почвы в пространстве и во времени / В. В. Медведев, А. И. Мельник // Агрохимия. – 2010. – № 1. – С. 20–26.
4. Рыжова, И. М. Пространственная вариабельность запасов органического углерода в почвах лесных и степных биогеоценозов / И. М. Рыжова, М. А. Подвезенная // Почвоведение.– 2008. – № 12.– С. 1429–1437.
5. Карпачевский, Л. О. Пестрота почвенного покрова в лесном биогеоценозе / Л.О.Карпачевский. – Москва: Изд-во Моск. ун-та, 1977. – 312 с.
6. Карпачевский, Л. О. Динамика свойств почвы / Л. О. Карпачевский. – Москва: ГЕОС, 1997.– 170 с.
7. Березин, Л. В. Лесное почвоведение / Л. В. Березин, Л. О. Карпачевский. – Омск: Изд-во ФГОУ ВПО ОмГАУ, 2009. – 360 с.
8. Почвенно-биогеоценотические исследования в лесных биогеоценозах / Л. О. Карпачевский [и др.]. – Москва: Изд-во Моск. ун-та, 1980. – 160 с.
9. Цыганов, Д. Н. Экоморфы флоры хвойно-широколиственных лесов / Д. Н. Цыганов.– Москва: Наука, 1976. – 60 с.
10. Цыганов, Д. Н. Фитоиндикация экологических режимов в подзоне хвойно-широколиственных лесов / Д. Н. Цыганов. – Москва: Наука. 1983. – 196 с.
11. Didukh, Ya. P. The ecological scales for the species of Ukrainian flora and their use in synphytoindication / Ya. P. Didukh. – Kyiv: Phytosociocentre, 2011. – 176 p.
12. Indicator values of vascular plants / H. Ellenberg [et al.] // Indicator Values of Plants in Central Europe (German). – Göttingen: Erich Goltze, 2001. – P. 9–166.
13. Flora Indicativa: Ecological indicator Values and Biological attributes of the Flora of Switzerland and the Alps / E. Landolt [et al.]. – Bern: Haupt, 2010. – 230 p.
14. Экологические шкалы и методы анализа экологического разнообразия растений: монография / Л. А. Жукова [и др.]; под общ. ред. проф. Л. А. Жуковой; Марийский гос. ун-т. – Йошкар-Ола, 2010. – 368 с.
15. Королюк, А. Ю. Использование экологических шкал в геоботанических исследованиях / А. Ю. Королюк // Aктуальные проблемы геоботаники: лекции: III Всероссийская школа-конференция, 2007, Петрозаводск. – Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2007. – С. 177–199.
16. Ханина, Л. Г. Характеристика экологических шкал [Электронный ресурс] / Л. Г. Ханина // Ценофонд лесов Европейской России. – Режим доступа: http://mfd.cepl.rssi.ru/flora/ecoscale.htm. – Дата доступа: 15.12.2020.
17. Экологическая оценка кормовых угодий по растительному покрову / Л. Г. Раменский [ид?.], 1956. ? 472 ?.
р.]. – Москва: Сельхозгиз, 1956. – 472 с.
18. Информационно-аналитическая система для оценки сукцессионного состояния лесных сообществ / Л. Б. Заугольнова [и др.]. – Пущино: Пущинский науч. центр РАН, 1995. – 51 с. – (Препринт).
19. Верификация балловых оценок местообитания по некоторым параметрам среды / Л. Б. Заугольнова [и др.] // Лесоведение. – 1998. – № 5. – С. 48–58.
20. Зверев, А. А. Сравнительный анализ растительности с использованием фитоиндикационных шкал / А. А. Зверев // Актуальные проблемы геоботаники: сб. ст. и лекций IV Всероссийской шк.-конф. (1–7 окт. 2012 г.). – Уфа: МедиаПринт, 2012. – C. 25–46.
21. Зверев, А. А. Методические аспекты применения фитоиндикационного анализа в изучении биоразнообразия / А. А. Зверев // Сибирский эколог. журн. – 2020. – Т.27, №. 4. – С. 401–415.
22. Бузук, Г. Н. Фитоиндикация: применение регрессионного анализа / Г. Н. Бузук, О.В. Созинов // Вестн. фармации. – 2007. – № 3. – С. 44–50.
23. Бузук, Г. Н. Регрессионный анализ в фитоиндикации (на примере экологических шкал Д.Н. Цыганова) / Г. Н. Бузук, О. В. Созинов // Ботаника (исследования): сб. науч. трудов / Ин-т эксперимент. бот. НАН Беларуси. – Минск: Право и экономика, 2009.– Вып. 37. – С. 356–362.
24. Применение β-функции в фитоиндикации для учета асимметрии кривых отклика видов растений / А. В. Жуков [и др.] //Acta Biologica Sibirica. – 2018. – Vol. 4, № 2. – P. 32–46.
25. Бузук Г. Н. Фитоиндикация с применением экологических шкал и регрессионного анализа: сравнение методик расчета / Г. Н. Бузук // Вестн. фармации. – 2018. – № 4. – С.38–43.
26. Бузук, Г. Н. Лимитирующие факторы для фитоценозов: технология оценки (на примере сосновых лесов Центральной Беларуси) / Г. Н. Бузук, О. В. Созинов, Р. В. Цвирко // Социально-экологические технологии (Москва). – 2017. – № 1. – С. 27–40.
27. Бузук, Г. Н. Фитоиндикация с применением экологических шкал и регрессионного анализа: экологический индекс / Г. Н. Бузук // Вестн. фармации. – 2017. – № 2. – С. 31–37.
28. Ловчий, Н. Ф. Кадастр типов сосновых лесов Белорусского Полесья / Н. Ф. Ловчий; науч. ред. В. И. Парфенов; Науч-практ. центр НАН Беларуси по биоресурсам, Нац. акад. наук Беларуси, Ин-т эксперимент. ботаники им. В. Ф. Купревича. – Минск: Беларус. навука, 2012. – 221 с.
29. Сулейман, Д. Н. Экологическая оценка флоры и растительности разновозрастных залежей Донецкой и Луганской областей Украины: дис. … канд. биолог. наук : 03.00.16 / Д.Н. Сулейман. – Луганск, 2016. – 194 с.
30. Танфильев, Г. И. Пределы лесов на юге России / Г. И. Танфильев. – СПб.: Тип. Е. Евдокимова, 1894. – 174 с.
31. Усольцев, В. А. О статусе древесной растительности на экотоне лес-степь / В. А. Усольцев, А. И. Колтунова // Изв. Оренбургского гос. аграрного ун-та. – 2012. – № 4. – C. 8–12.
REFERENCES
1. Belik AV, Gorbunova IuS, Deviatova TA, Alaeva LA. Spatial variation of indicators of the ecological state of soddy forest soils in the Usmanskiy pine forest. Lesotekhnicheskii zhurn. 2020;10(3):5-15. (In Russ.). doi: 10.34220/issn.2222-7962/2020.3/1
2. Litvinovich AV. Spatial heterogeneity of agrochemical parameters of arable sod-podzolic soils. Agrokhimiia. 2007;(5):89–94. (In Russ.)
3. Medvedev VV, Mel’nik AI. Heterogeneity of soil agrochemical parameters in space and time. Agrokhimiia. 2010;(1):20–6. (In Russ.)
4. Ryzhova IM, Podvezennaia MA. Spatial variability of organic carbon stocks in soils of forest and steppe biogeocenoses. Pochvovedenie. 2008;(12):1429–37. (In Russ.)
5. Karpachevskii LO. Diversity of soil cover in forest biogeocenosis. Moskva: Izd-vo Mosk un-ta. 1977. 312 s. (In Russ.)
6. Karpachevskii LO. Dinamika svoistv pochvy. Moskva: GEOS. 1997. 170 s. (In Russ.)
7. Berezin LV, Karpachevskii LO. Forest soil science. Omsk, RF: Izd-vo FGOU VPO OmGAU. 2009. 360 s. (In Russ.)
8. Karpachevskii LO, Voronin AD, Dmitriev EA, Stroganova MN, Shoba SA. Soil biogeocenotic studies in forest biogeocenoses. Moskva: Izd-vo Mosk un-ta. 1980. 160 s. (In Russ.)
9. Tsyganov DN. Ecomorphs of the flora of coniferous-deciduous forests. Moskva: Nauka. 1976. 60 s. (In Russ.)
10. Tsyganov DN. Phytoindication of ecological regimes in the subzone of coniferous-deciduous forests. Moskva: Nauka. 1983. 196 s. (In Russ.)
11. Didukh YaP. The ecological scales for the species of Ukrainian flora and their use in synphytoindication. Kyiv, Ukraine: Phytosociocentre. 2011. 176 p.
12. Ellenberg H, Weber HE, Düll R, Wirth V, Werner W. Indicator values of vascular plants. In: Indicator Values of Plants in Central Europe (German). Göttingen, Germany: Erich Goltze; 2001. p. 9–166
13. Landolt E, Baumler B, Erhardt A, Klotzli FA, Lammler W et al. Flora Indicativa: Ecological indicator Values and Biological attributes of the Flora of Switzerland and the Alps. Bern, Germany: Haupt. 2010. 230 p.
14. Zhukova LA, Dorogova IuA, Turmukhametova NV, Gavrilova MN, Polianskaia TA. Ecological scales and methods for analyzing the ecological diversity of plants. Monografiia. Pod obshch red prof LA Zhukovoi; Mariiskii gos un-t. Ioshkar-Ola, RF. 2010. 368 s. (In Russ.)
15. Koroliuk AIu. The use of ecological scales in geobotanical research. V: Aktual’nye problemy geobotaniki. Lektsii. III Vserossiiskaia shkola-konferentsiia; 2007; Petrozavodsk. Petrozavodsk, RF: Karel’skii nauchnyi tsentr RAN; 2007. s. 177–99. (In Russ.)
16. Khanina LG. Characteristics of ecological scales [Elektronnyi resurs]. V: Tsenofond lesov Evropeiskoi Rossii. Rezhim dostupa: http://mfd.cepl.rssi.ru/flora/ecoscale.htm. Data dostupa: 15.12.2020. (In Russ.)
17. Ramenskii LG, Tsatsenkin IA, Chizhikov ON, Antipin NA. Ecological assessment of forage lands by vegetation cover. Moskva: Sel’khozgiz. 1956. 472 s. (In Russ.)
18. Zaugol’nova LB, Khanina LG, Komarov AS, Smirnova OV, Popadiuk RV, Ostrovskii MA et al. Information and analytical system for assessing the successional state of forest communities. Preprint. Pushchino, RF: Pushchinskii nauch tsentr RAN. 1995. 51 s. (In Russ.)
19. Zaugol’nova LB, Bykhovets SS, Barinov OG, Barinova MA. Verification of habitat scores for some environmental parameters. Lesovedenie. 1998;(5):48–58. (In Russ.)
20. Zverev AA. Comparative analysis of vegetation using phytoindication scales. V: Aktual’nye problemy geobotaniki. Sb st i lektsii IV Vserossiiskoi shk-konf (1–7 okt. 2012 g). Ufa, RF: MediaPrint; 2012. s. 25–46. (In Russ.)
21. Zverev AA. Methodological aspects of the application of phytoindication analysis in the study of biodiversity. Sibirskii ekolog zhurn. 2020;27(4):401–15. (In Russ.). doi: 10.15372/SEJ20200401
22. Buzuk GN, Sozinov OV. Phytoindication: Application of Regression Analysis. Vestn farmatsii. 2007;(3):44–50. (In Russ.)
23. Buzuk GN, Sozinov OV. Regression analysis in phytoindication (on the example of ecological scales of D.N. Tsyganov). V: In-t eksperiment bot NAN Belarusi. Botanika (issledovaniia). Sb nauch trudov. Minsk, RB: Pravo i ekonomika; 2009;(37):356–62. (In Russ.)
24. Zhukov AV, Kunakh ON, Dubinina IuIu, Ganzha DS. Application of the β-function in phytoindication to take into account the asymmetry of the response curves of plant species. Acta Biol Sib. 2018;4(2):32–46. (In Russ.). doi: 10.14258/abs.v4i2.4121
25. Buzuk GN. Phytoindication using ecological scales and regression analysis: comparison of calculation methods. Vestn farmatsii. 2018;(4):38–43. (In Russ.)
26. Buzuk GN, Sozinov OV, Tsvirko RV. Limiting factors for phytocenoses: assessment technology (on the example of pine forests of Central Belarus). Sotsial’no-ekologicheskie tekhnologii (Moskva). 2017;(1):27–40. (In Russ.)
27. Buzuk GN. Phytoindication using ecological scales and regression analysis: ecological index. Vestn farmatsii. 2017;(2):31–7. (In Russ.)
28. Lovchii NF; Parfenov VI, red; Nauch-prakt tsentr NAN Belarusi po bioresursam, Nats akad nauk Belarusi, In-t eksperiment botaniki im VF Kuprevicha. Cadastre of pine forest types in Belarusian Polesye. Minsk, RB: Belarus navuka. 2012. 221 s. (In Russ)
29. Suleiman Dara N. Ecological assessment of flora and vegetation of different-aged deposits of Donetsk and Lugansk regions of Ukraine. Dis. … kand. biolog. nauk : 03.00.16. Lugansk, Ukraina. 2016. 194 s. (In Russ.)
30. Tanfil’ev GI. The limits of forests in southern Russia. Sankt-Peterburg: Tip E Evdokimova. 1894. 174 s. (In Russ.)
31. Usol’tsev VA, Koltunova AI. On the status of woody vegetation in the ecotone forest- steppe. Izv Orenburgskogo gos. agrarnogo un-ta. 2012;(4):8–12. (In Russ.)
Адрес для корреспонденции:
210009, Республика Беларусь,
г. Витебск, пр. Фрунзе, 27,
УО «Витебский государственный ордена
Дружбы народов медицинский университет»,
кафедра фармакогнозии и ботаники
с курсом ФПК и ПК,
тел. раб.: 8 (0212) 64-81-78,
E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.,
Бузук Г.Н.
Поступила 04.01.2021 г.