2D НЕПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ (KERNEL) РЕГРЕССИЯ В АНАЛИЗЕ РАСТИТЕЛЬНЫХ СООБЩЕСТВ С ПОМОЩЬЮ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ШКАЛ H. ELLENBERG

УДК 678.019.38:574.01
DOI: https://doi.org/10.52540/2074-9457.2023.3.19
Скачать статью 

Г. Н. Бузук

2D НЕПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ (KERNEL) РЕГРЕССИЯ В АНАЛИЗЕ РАСТИТЕЛЬНЫХ СООБЩЕСТВ С ПОМОЩЬЮ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ШКАЛ H. ELLENBERG 

г. Витебск, Республика Беларусь

В результате проведенных исследований разработана программа в среде Matlab для оценки экологического пространства растительных сообществ с помощью 2D-непараметрической (kernel) регрессии. На примере анализа экологического пространства сосняка долгомошного с применением объединенных Европейских экологических шкал H. Ellenberg, выявлено наличие в некоторых сообществах локальных группировок, обусловленных компонентами нанорельефа. Локализация и выраженность максимумов плотности вероятности может варьировать в зависимости, например, от географического происхождения сообщества. Отмечены проблемные вопросы использования экологических шкал для оценки экологического пространства растительных сообществ и необходимость дальнейших исследований в этом направлении. В первую очередь это связано с неполнотой экологических шкал. В целом же использование 2D-непараметрической (kernel) регрессии при оценке экологического пространства сообществ с помощью экологических шкал дает новые возможности в познании экологии растительных сообществ и составляющих их видов.

Ключевые слова: экологические шкалы H. Ellenberg, непараметрическая (kernel) регрессия, экологическое пространство растительных сообществ.

SUMMARY

G. N. Buzuk

2D NONPARAMETRIC (KERNEL) REGRESSION IN THE ANALYSIS OF PHYTOCOENOSES USING H. ELLENBERG ECOLOGICAL SCALES

As a result of the research a program was developed in the Matlab environment to assess ecological environment of phytocoenoses using 2D-nonparametric (kernel) regression. Presence of local groups in some communities due to the nanorelief components was revealed on the example of ecological environment analysis of long-moss pinery using combined European H. Ellenderg ecological scales. Localization and intensity of probability density maxima can vary depending, for example, on the geographic origin of the environment. Problematic issues of environmental scales application to assess ecological environment of phytocoenoses and the need for further research in this direction are noted. This is primarily due to environmental scales imperfection. In general, the use of 2D nonparametric (kernel) regression in assessing ecological environment of phytocoenoses using environmental scales provides new opportunities in understanding plant communities ecology and their constituent species.

Keywords: H. Ellenderg ecological scales, nonparametric (kernel) regression, ecological environment of phytocoenoses.

ЛИТЕРАТУРА

1. Пространственное варьирование показателей экологического состояния дерново-лесных почв Усманского бора / А. В. Белик [и др.] // Лесотехнич. 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: Омский гос. аграрный ун-т, 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. Зверев, А. А. Методические аспекты применения фитоиндикационного анализа в изучении биоразнообразия / А. А. Зверев // Сибирский эколог. журн. – 2020. – Т. 27, № 4. – С. 401–415.

10. Ellenberg type indicator values for European vascular plant species / L. Tichý [et al.] // J. of vegetation science. – 2023. – Vol. 34, N 1. – P. e13168.

11. Бузук, Г. Н. Определение трофности почв электрофизическим методом. Сообще-ние 5. Полевые испытания / Г. Н. Бузук // Вестн. фармации. – 2022. – № 2. – С. 65–76.

12. Бузук, Г. Н. Определение экологического пространства растительных сообществ методом идеального индикатора с помощью объединенных Европейских шкал H. Ellenberg / Г. Н. Бузук // Вестн. фармации. – 2023. – № 2. – С. 72–81.

13. 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.

14. Ловчий, Н. Ф. Кадастр типов сосновых лесов Белорусского Поозерья: монография / Н. Ф. Ловчий, А. В. Пучило, В. Д. Гуцевич. – Минск: Беларус. навука, 2009. – 194 с.

15. 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.

16. Василевич, В. И. Сероольшаники Европейской России / В. И. Василевич // Ботанический журн. – Т. 83, № 8. – С. 28–42.

17. 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. – 2017. – № 1. – С. 27–40.

18. Бузук, Г. Н. Комплексный способ расчета режимов экологических факторов среды (экологического пространства) растительных сообществ для амплитудных экологических шкал / Г. Н. Бузук // Вестн. фармации. – 2021. – № 2. – С. 48-58.

19. Бойко, В. И. Характеристика формаций сосновых и еловых лесов республиканского заказника "Средняя Припять" / В. И. Бойко, Е. В. Бойко // Актуальные научно-технические и экологические проблемы сохранения среды обитания: сб. науч. статей Междунар. науч.-практ. конф., Брест, 23–25 апр. 2014 г. : в 4 ч. / под ред. А. А. Волчека [и др.]. – Брест: Брестск. гос. техн. ун-т, 2014. – Ч. 1. – С. 25–29. 

20. Демаков, Ю. П. Лесорастительные условия верховых болот Марийского Полесья / Ю. П. Демаков, М. Г. Сафин, Г. А. Богданов // Вестн. Поволжского гос. технологич. ун-та. Сер.: Лес. Экология. Природопользование. – 2010. – № 3. – С. 27–37. 

21. Демаков, Ю. П.  Сосняки сфагновые Марийского Полесья: структура, рост и продуктивность: монография / Ю. П. Демаков, М. Г. Сафин, С. М. Швецов. – Йошкар-Ола: Марийский гос. технич. ун-т, 2012. – 276 с.

22. Laliberté, E. A distance-based framework for measuring functional diversity from multiple traits / E. Laliberté, P. Legendre // Ecology. – 2010. – Vol. 91, N 1. – P. 299–305.

23. Pinto, P. E. Optimizing the bioindication of forest soil acidity, nitrogen and mineral nutrition using plant species / P. E. Pinto [et al.] // Ecological Indicators. – 2016. – Vol. 71. – P. 359–367.

24. Баканов, А. И. Количественная оценка доминирования в экологических сообществах / А. И. Баканов // Количественные методы экологии и гидробиологии (сборник научных трудов, посвященный памяти А. И. Баканова) / отв. ред. Г. С. Розенберг. – Тольятти: Самарский науч. центр, 2005. – С. 37–67.

REFERENCES

1. Belik AV, Gorbunova IuS, Deviatova TA, Alaeva LA. Spatial variation of indicators of the ecological state of sod-forest soils of the Usman pine forest. Lesotekhnich zhurn. 2020;10(3):5–15. doi: 10.34220/issn.2222-7962/2020.3/1. (In Russ.)

2. Litvinovich AV. Spatial heterogeneity of agrochemical parameters of arable soddy-podzolic soils. Agrokhimiia. 2007;(5):89–94. (In Russ.)

3. Medvedev VV, Mel'nik AI. Heterogeneity of soil agrochemical indicators in space and time. Agrokhimiia. 2010;(1):20–6. (In Russ.)

4. Ryzhova IM, Podvezennaia MA. Spatial variability of organic carbon reserves 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, RF: Izd-vo Mosk un-ta; 1977. 312 s. (In Russ.)

6. Karpachevskii LO. Dinamika svoistv pochvy. Moskva, RF: GEOS; 1997. 170 s. (In Russ.)

7. Berezin LV, Karpachevskii LO. Forest soil science. Omsk, RF: Omskii gos agrarnyi un-t; 2009. 360 s. (In Russ.)

8. Karpachevskii LO, Voronin AD, Dmitriev EA, Stroganova MN, Shoba SA. Soil biogeocenotic studies in forest biogeocenoses. Moskva, RF: Izd-vo Mosk un-ta; 1980. 160 s. (In Russ.)

9. Zverev AA. Methodological aspects of the application of phytoindication analysis in the study of biodiversity. Sibirskii ekolog zhurn. 2020;27(4):401-15. doi: 10.15372/SEJ20200401. (In Russ.)

10. Tichý L, Axmanova I, Dengler J, Guarino R, Jansen F, Midolo G et al. Ellenberg type indicator values for European vascular plant species. J Veg Sci. 2023;34(1):e13168. doi: 10.1111/jvs.13168

11. Buzuk GN. Determination of soil trophicity by electrophysical method. Message 5. Field trials. Vestn farmatsii. 2022;(2):65–76. doi:10.52540/2074-9457.2022.2.65. (In Russ.)

12. Buzuk GN. Determination of the ecological space of plant communities by the ideal indicator method using the combined European scales H. Ellenberg. Vestn farmatsii. 2023;(2):72–81. doi: 10.52540/2074-9457.2023.2.72. (In Russ.)

13. Khanina LG. Characteristics of environmental scales [Elektronnyi resurs]. Tsenofond lesov Evropeiskoi Rossii. Rezhim dostupa: http://mfd.cepl.rssi.ru/flora/ecoscale.htm. (In Russ.)

14. Lovchii NF, Puchilo AV, Gutsevich VD. Inventory of pine forest types in the Belarusian Lake District. Minsk, RB: Belarus navuka; 2009. 194 s. (In Russ.)

15. Lovchii NF; Nauchno-prakticheskii tsentr NAN Belarusi po bioresursam, Natsional'naia akademiia nauk Belarusi, Institut eksperimental'noi botaniki im VF Kuprevicha. Cadastre of pine forest types in Belarusian Polissya. Parfenov VI, redactor. Minsk, RB: Belarus navuka. 2012. 221 s. (In Russ.)

16. Vasilevich VI. Gray alder forests of European Russia. Botanicheskii zhurn. 1998;83(8):28–42. (In Russ.)

17. Buzuk GN, Sozinov OV, Tsvirko RV. Limiting factors for phytocenoses: assessment technology (on the example of pine forests in central Belarus). Sotsial'no-ekologicheskie tekhnologii.  2017;(1):27–40. (In Russ.)

18. Buzuk GN. A complex method for calculating the regimes of ecological factors of the environment (ecological space) of plant communities for amplitude ecological scales. Vestn farmatsii. 2021;(2):48–58. doi: 10.52540/2074-9457.2021.2.48. (In Russ.)

19. Boiko VI, Boiko EV. Characteristics of pine and spruce forest formations in the Republican Nature Reserve "Middle Pripyat". V: Volchek AA, Meshik OP, Basov SV, Valuev VE, Vodchits NN, Zhitenev BN i dr, redaktory. Aktual'nye nauchno-tekhnicheskie i ekologicheskie problemy sokhraneniia sredy obitaniia: sb nauch statei Mezhdunar nauch-prakt konf, Brest, 23–25 apr 2014 g : v 4 ch. Brest, RB: Brestsk gos tekhn un-t; 2014. Ch. 1. s. 25–9. (In Russ.)

20. Demakov IuP, Safin MG, Bogdanov GA. Forest conditions of the raised bogs of Mari Polesie. Vestn Povolzhskogo gos tekhnologich un-ta. Ser.: Les. Ekologiia. Prirodopol'zovanie. 2010;(3):27–37. (In Russ.)

21. Demakov IuP, Safin MG, Shvetsov SM. Sphagnum pine forests of Mari Polesie: structure, growth and productivity: monografiia. Ioshkar-Ola, RF: Mariiskii gos tekhnich un-t; 2012. 276 s. (In Russ.)

22. Laliberté E, Legendre P. A distance-based framework for measuring functional diversity from multiple traits. Ecology. 2010;91(1):299–305. doi: 10.1890/08-2244.1

23. Pinto PE, Dupouey JL, Herve JC, Legay M, Wurpillot S, Montpied P et al. Optimizing the bioindication of forest soil acidity, nitrogen and mineral nutrition using plant species. Ecol Indic. 2016;71:359–67.

24. Bakanov AI. Quantifying dominance in ecological communities. V: Rozenberg GS, redactor. Kolichestvennye metody ekologii i gidrobiologii (sbornik nauchnykh trudov, posviashchennyi pamiati A. I. Bakanova). Tol'iatti, RF: Samarskii nauch tsentr; 2005. s. 37–67. (In Russ.)

Адрес для корреспонденции:

г. Витебск, Республика Беларусь,

тел. +375-29-715-08-38,

e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.,

профессор, доктор фармацевтических наук,

Бузук Г.Н.

Поступила 10.08.2023 г.