ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ СОСНОВЫХ ЛЕСОВ НА ОСНОВЕ  СОПРЯЖЕННОГО АНАЛИЗА CSR-СТРАТЕГИЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ШКАЛ ЭЛЛЕНБЕРГА

УДК 630*174.754:574
DOI: https://doi.org/10.52540/2074-9457.2026.1.11
Скачать статью

Г. Н. Бузук

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ СОСНОВЫХ ЛЕСОВ НА ОСНОВЕ  СОПРЯЖЕННОГО АНАЛИЗА CSR-СТРАТЕГИЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ШКАЛ ЭЛЛЕНБЕРГА

г. Витебск, Республика Беларусь

Целью данной работы является оценка экологической дифференциации сосновых лесов на основе сопряженного анализа CSR-стратегий и экологических шкал Элленберга.

На основе данных геоботанических описаний проведен сопряженный анализ экологических шкал Элленберга и CSR-стратегий Раменского-Грайма. Статистическая обработка выполнена в среде MATLAB с использованием методов PCA и неметрического многомерного шкалирования (NMDS). Для оценки характера связей применялось сравнение линейной (Пирсон) и полиномиальной детерминации.

Установлено, что структура сообществ на 94,78% (PCA) детерминирована факторами среды. Выявлено, что если влияние азота и кислотности носит линейный характер, то факторы увлажнения и температуры проявляют значимую нелинейность (прирост R² на 18%). NMDS (Stress = 0,016) показал преимущество перед линейными методами в сохранении топологии экологического пространства при экстремальных значениях увлажнения.

Доказано, что увлажнение выступает нелинейным «экологическим ситом», лимитирующим развитие конкурентных видов (C) и способствующим доминированию стресс-толерантов (S) на обоих полюсах гидрологического градиента.

Ключевые слова: сосновые леса, CSR-стратегии, шкалы Элленберга, NMDS, нелинейный анализ, экологическая ординация.

SUMMARY

G.  N.  Buzuk

ECOLOGICAL DIFFERENTIATION OF PINE FORESTS BASED ON CONJUGATED ANALYSIS OF CSR STRATEGIES AND ELLENBERG ECOLOGICAL INDICATOR SCALES

The aim of this study is to assess ecological differentiation of pine forests based on a conjugated analysis of CSR strategies and Ellenberg indicator scales.

Based on geobotanical description data a conjugated analysis of Ellenberg ecological indicator scales and Ramensky–Grime CSR strategies was made. Statistical processing was carried out in the MATLAB environment using Principal Component Analysis (PCA) and Non-metric Multidimensional Scaling (NMDS). To assess the nature of relationships, linear (Pearson) and polynomial determination were compared.

It was established that community structure is determined by environmental factors by 94.78% (PCA). It was revealed that if nitrogen effect and acidity are linear, moisture and temperature factors exhibit significant nonlinearity (an increase in R² by 18%). NMDS (Stress = 0.016) demonstrated an advantage over linear methods in preserving ecological space topology under extreme moisture values.

It was proved that moisture acts as a nonlinear “ecological filter” limiting the development of competitive species (C) and promo-ting the dominance of stress-tolerant species (S) on both poles of the hydrological gradient.

Keywords: pine forests, CSR strategies, Ellenberg indicator scales, NMDS, nonlinear analysis, ecological ordination.

ЛИТЕРАТУРА

Раменский, Л. Г. О принципиальных установках, основных понятиях и терминах производственной типологии земель, геоботаники и экологии / Л. Г. Раменский // Советская ботаника. – 1935. – № 4. – С. 15–41.

Grime, J. P. Plant Strategies, Vegetation Processes, and Ecosystem Properties / J.  P. Grime. – 2nd ed. – Chichester : John Wiley & Sons, 2001. – 417 p.

Grime, J. P. Comparative Plant Ecology: A Functional Approach to Common British Species / J. P. Grime, J. G. Hodgson, R. Hunt. – London : Unwin Hyman, 1988. – 742 p.

Zeigerwerte von Pflanzen in Mitteleuropa / H. Ellenberg, H. E. Weber, R. Düll [und andere.] // Scripta Geobotanica. – Vol. 18. – Göttingen : Goltze, 1991. – 248 p.

Смирнов, В. Э. Обоснование системы эколого-ценотических групп видов растений лесной зоны Европейской России на основе экологических шкал, геоботанических описаний и статистического анализа / В. Э. Смирнов, Л. Г. Ханина, М. В. Бобровский // Бюллетень Московского общества испытателей природы. Серия: Биологическая. – 2006. – Т. 111, № 2. – С. 36–47.

Ter Braak, C. J. F. A Theory of Gradient Analysis / C. J. F. Ter Braak, I. C. Prentice // Advances in ecological research. – 1988. – Vol. 18. – P. 271–317. – DOI: 10.1016/S0065-2504(08)60183-X.

Василевич, В. И. Статистические методы в геоботанике / В. И. Василевич. – Ленинград : Наука, 1969. – 232 с.

McCune, B. Analysis of Ecological Communities / B. McCune, J. B. Grace. – Gleneden Beach, OR : MjM Software Design, 2002. – 300 p.

A global method for calculating plant CSR ecological strategies applied across biomes world-wide / S. Pierce, D. Negreiros, B. E. L. Cerabolini [et al.] // Functional ecology. – 2017. – Vol. 31, N 2. – P. 444–457. – DOI: 10.1111/1365-2435.12722.

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.

Aicher, S. A comparison of three ecological indicator value systems for reaction and temperature with on-site measured values / S. Aicher, A. Mankiewicz, G. Ostrowski // Report from the 5th Master Summer School “Biodiversity Monitoring”, Preda, Switzerland, 14–25 August 2023 / ed. J. Dengler. – Wädenswil : Institute of Natural Resource Sciences. – P. 50–62.

Environmental modifiers of the relationship between water table depth and Ellenberg’s indicator of soil moisture / C. Dwyer, J. Millett, R. J. Pakeman, L. Jones // Ecological indicators. – 2021. – Vol. 132. – Art. 108320. – DOI: 10.1016/j.ecolind.2021.108320.

Schaffers, A. P. Reliability of Ellenberg indicator values for moisture, nitrogen and soil reaction: a comparison with field measurements / A. P. Schaffers, K. V. Sýkora // Journal of vegetation science. – 2000. – Vol. 11, N 2. – P. 225–244. – DOI: 10.2307/3236802.

Бузук, Г. Н. Определение экологического пространства растительных сообществ методом идеального индикатора с помощью объединенных европейских экологических шкал H. Ellenberg / Г. Н. Бузук // Вестник фармации. – 2023. – № 2. – С. 72–81. – DOI: 10.52540/2074-9457.2023.2.72.

Бузук, Г. Н. Комплексный способ расчета режимов экологических факторов среды (экологического пространства) растительных сообществ для амплитудных экологических шкал / Г. Н. Бузук // В?????? ????????. ? 2021. ? ? 2. ? ?. 48?58. ? естник фармации. – 2021. – № 2. – С. 48–58. – DOI: 10.52540/2074-9457.2021.2.48.

Какие стратегии растений способствуют их доминированию в альпийских сообществах? / В. Г. Онипченко, К. В. Дудова, А. А. Ахметжанова [и др.] // Журнал общей биологии. – 2020. – Т. 81, № 1. – С. 37–46.

Winkel‑Shirley, B. Biosynthesis of flavonoids and effects of stress / B. Winkel‑Shirley // Current opinion in plant biology. – 2002. – Vol. 5, N 3. – P. 218–223. – DOI: 10.1016/s1369-5266(02)00256-x.

Bhattacharyya, P. Medicinal Plants Metabolomics in Response to Abiotic Stresses / P. Bhattacharyya, A. Ghosh // Medicinal Plants: Their Response to Abiotic Stress / ed.: A. Husen, M. Iqbal. – Singapore : Springer Nature Singapore, 2023. – P. 109–125.

Gershenzon, J. Changes in the Levels of Plant Secondary Metabolites Under Water and Nutrient Stress / J. Gershenzon // Phytochemical Adaptations to Stress / ed.: B. N. Timmermann, C. Steelink, F. A. Loewus. – New York : Springer, 1984. – P. 273–320.

Plant secondary metabolite diversity reflects both phylogeny and ecological adaptation / S. Pierce, W. Y. Guo, B. E. L. Cerabolini [et al.] // bioRxiv. – 2021. – DOI: 10.1101/2021.10.26.465835.

REFERENCES

1. Ramenskii LG. On the fundamental principles, basic concepts and terms of industrial land typology, geobotany and ecology. Sovetskaia botanika. 1935;(4):15–41. (In Russ.)

2. Grime JP. Plant Strategies, Vegetation Processes, and Ecosystem Properties. 2nd ed. Chichester, UK: John Wiley & Sons; 2001. 417 p

3. Grime JP, Hodgson JG, Hunt R. Comparative Plant Ecology: A Functional Approach to Common British Species. London, UK: Unwin Hyman; 1988. 742 p

4. Ellenberg H, Weber HE, Düll R, Wirth V, Werner W, Paulissen D. Zeigerwerte von Pflanzen in Mitteleuropa. Scripta Geobotanica. Vol. 18. Göttingen, Deutschland: Goltze; 1991. 248 p. (German)

5. Smirnov VE, Khanina LG, Bobrovskii MV. Substantiation of the system of ecological-cenotic groups of plant species in the forest zone of European Russia based on ecological scales, geobotanical descriptions and statistical analysis. Biulleten' Moskovskogo obshchestva ispytatelei prirody. Seriia: Biologicheskaia. 2006;111(2):36–47. (In Russ.)

6. Ter Braak C J F, Prentice IC. A Theory of Gradient Analysis. Adv Ecol Res. 1988;18:271–317. doi: 10.1016/S0065-2504(08)60183-X

7. Vasilevich VI. Statistical methods in geobotany. Leningrad, RF: Nauka; 1969. 232 s. (In Russ.)

8. McCune B, Grace JB. Analysis of Ecological Communities. Gleneden Beach, OR : MjM Software Design; 2002. 300 p

9. Pierce S, Negreiros D, Cerabolini BEL, Kattge J, Diaz S, Kleyer M, et al. A global method for calculating plant CSR ecological strategies applied across biomes world-wide. Functional ecology. 2017;31(2):444–57. doi: 10.1111/1365-2435.12722

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

11. Aicher S, Mankiewicz A, Ostrowski G. A comparison of three ecological indicator value systems for reaction and temperature with on-site measured values. In: Dengler J, editor. Report from the 5th Master Summer School “Biodiversity Monitoring”, Preda, Switzerland, 14–25 August 2023. Wädenswil, Switzerland: Institute of Natural Resource Sciences. p. 50–62

12. Dwyer C, Millett J, Pakeman RJ, Jones L. Environmental modifiers of the relationship between water table depth and Ellenberg’s indicator of soil moisture. Ecol Indic. 2021;132(Art 108320). doi: 10.1016/j.ecolind.2021.108320

13. Schaffers AP, Sýkora KV. Reliability of Ellenberg indicator values for moisture, nitrogen and soil reaction: a comparison with field measurements. J Veg Sci. 2000;11(2):225–44. doi: 10.2307/3236802

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

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

16. Onipchenko VG, Dudova KV, Akhmet-zhanova AA, Khomutovskii MI, Dzhatdoeva TM, Tekeev DK, i dr. What plant strategies contribute to their dominance in alpine communities? Zhurnal obshchei biologii. 2020;81(1):37–46. (In Russ.)

17. Winkel‑Shirley B. Biosynthesis of flavonoids and effects of stress. Curr Opin Plant Biol. 2002;5(3):218–23. doi: 10.1016/s1369-5266(02)00256-x

18. Bhattacharyya P, Ghosh A. Medicinal Plants Metabolomics in Response to Abiotic Stresses. In: Husen A, Iqbal M, editors. Medicinal Plants: Their Response to Abiotic Stress. Singapore: Springer Nature Singapore; 2023. p. 109–25

19. Gershenzon J. Changes in the Levels of Plant Secondary Metabolites Under Water and Nutrient Stress. In: Timmermann BN, Steelink C, Loewus FA, editors. Phytochemical Adaptations to Stress. New York, USA: Springer; 1984. p. 273–320

20. Pierce S, Guo WY, Cerabolini BEL, Negreiros D, Faoro F, Magoga G, et al. Plant secondary metabolite diversity reflects both phylogeny and ecological adaptation. bioRxiv. 2021. doi: 10.1101/2021.10.26.465835

Адрес для корреспонденции:

г. Витебск, Республика Беларусь,

тел. +375-29-715-08-38,

e-mail: buzukg@mail.ru,

профессор, доктор фармацевтических наук,

Бузук Г. Н.

Поступила 25.03.2026 г.