Способ экологического измерения березняка по флуктуирующей асимметрии листьев



Способ экологического измерения березняка по флуктуирующей асимметрии листьев
Способ экологического измерения березняка по флуктуирующей асимметрии листьев
Способ экологического измерения березняка по флуктуирующей асимметрии листьев
Способ экологического измерения березняка по флуктуирующей асимметрии листьев
Способ экологического измерения березняка по флуктуирующей асимметрии листьев
Способ экологического измерения березняка по флуктуирующей асимметрии листьев
Способ экологического измерения березняка по флуктуирующей асимметрии листьев
Способ экологического измерения березняка по флуктуирующей асимметрии листьев
Способ экологического измерения березняка по флуктуирующей асимметрии листьев
Способ экологического измерения березняка по флуктуирующей асимметрии листьев
Способ экологического измерения березняка по флуктуирующей асимметрии листьев

 


Владельцы патента RU 2556980:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный технологический университет" (RU)

Изобретение относится к инженерной биологии и индикации окружающей среды. Способ включает выбор учетных деревьев березы. На каждом учетном дереве относительно сторон света на нижней части кроны выбирают пробные ветви с флуктуирующей асимметрией листьев. По периметру березняка выбирают не менее 10 учетных деревьев березы. Затем на каждом учетном дереве по четырем сторонам света выбранные пробные ветви с флуктуирующей асимметрией листьев отмечают меткой. Измеряют высоту от точки расположения метки до поверхности почвы и расстояние от точки расположения метки до границы березняка. Дополнительно измеряют расстояние от границы березняка до ствола каждой учетной березы. Измеряют периметр ствола учетной березы. Далее по результатам полученных измерений проводят статистическое моделирование с определением коэффициента корреляции полученных статистических моделей по измеренным параметрам. По коэффициенту корреляции осуществляют оценку экологического состояния территории. Такая технология позволит расширить функциональные возможностей оценки экологического состояния территории за счет использования косвенных показателей, а также повысить точность индикации качества окружающей листья березы локальной среды. 2 з.п. ф-лы, 11 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к инженерной биологии и индикации окружающей среды в виде березняка свойствами пространственного расположения пробных листьев для измерения флуктуирующей асимметрии, например, может быть применено для измерения экологического качества городских скверов, степных колок и других небольших по площади естественных древостоев или антропогенных насаждений. Научно-техническое решение относится к косвенным измерениям качества территории пространственного распределения ростовых органов преимущественно проб в виде листьев берез с простой и небольшой листовой пластинкой. Оно может быть применено также при экологических измерениях множества берез, произрастающих на городских и сельских территориях, при оценке локального антропогенного годичного загрязнения воздуха точечными, линейными и объемными источниками загрязнения.

Известен способ экологического испытания листьев березы по В.М. Захарову флуктуирующей асимметрии листьев березы (Захаров, В.М. К оценке асимметрии билатеральных признаков как популяционной характеристики / В.М. Захаров, В.В. Зюганов // Экология. 1980. - №1, с.10-16; Захаров, В.М. Онтогенез и популяция (стабильность развития и популяционная изменчивость) / В.М. Захаров // Экология. 2001. - №3. - С.164-168); Здоровье среды: методика оценки / Захаров В.М. [и др.]. - М.: Центр экологической политики России, 2000. - 68 с.; Здоровье среды: практика оценки / Захаров В.М. [и др.]. - М.: Центр экологической политики России, 2000. - 320 с.), включающий взятие листьев от учетных деревьев, растущих в одинаковых экологических условиях местопроизрастания, причем листья с одного дерева хранятся отдельно, чтобы можно было проанализировать полученные результаты индивидуально для каждой березы, а для этого следует собранные с одного дерева листья связывать за черешки, причем все листья, собранные для одной выборки, следует сложить в полиэтиленовый пакет, туда же вложить этикетку, в которой указаны номер выборки, место сбора, делая максимально подробную привязку к местности, дату сбора, причем для непродолжительного хранения собранный материал хранится в полиэтиленовом пакете на нижней полке холодильника, а для длительного хранения можно зафиксировать материал в 60% растворе этилового спирта или гербаризировать, при этом для измерения каждый лист помещают перед собой стороной, обращенной к верхушке побега, с каждого листа снимают показатели по пяти параметрам листа с левой и правой сторон листа, а для измерений применяют измерительный циркуль, линейку и транспортир, причем промеры длин снимаются циркулем-измерителем, а угол между жилками измеряется транспортиром.

Наше изобретение расширяет признак аналога «делая максимально подробную привязку к местности».

Основным недостатком известного способа является то, что нарушается принцип индивидуальности флуктуирующей асимметрии, когда берутся в каждой выборка 100 листьев (по 10 листьев с 10 растений). Это выполнено в угоду существующей теории средней арифметической величины. Но такого параметра нет у листьев, поэтому каждый листочек имеет свои значения параметров, которые нужно определять.

Известен также способ экологического испытания листьев березы по патенту 2374828, включающий взятие пробы листьев березы из относительно чистых и загрязненных участков зеленых насаждений города или на любой местности около автомагистрали, причем до взятия пробы листьев выбирают учетные деревья и отмечают на карте местности их расположения относительно сторон света и автомагистрали, затем на каждом учетном дереве выбирают точки отбора проб относительно сторон света и автомагистрали на нижней части кроны.

Недостатком является также нарушение принципа индивидуальности флуктуирующей асимметрии, когда берутся в каждой пробе массы листьев обезличенные выборки и тем самым не удается проводить испытание отдельных листьев. При этом в прототипе также недостаточно выполнена максимально подробная привязка к местности, когда рассматривается только одно дерево березы, а пробы листьев в совокупности по массе, обеспечивающей расчетную точность взвешивания на переносных весах, берутся с разных сторон света. Поэтому из прототипа признаки массы и процесса взвешивания отпадают и остаются только признаки геодезической привязки к местности у отдельных листьев как биологических особей, произрастающих на нескольких (не менее 10) материнских березах.

Технический результат - расширение функциональных возможностей экологических измерений по косвенным относительно известного по налогу способа измерений флуктуирующей асимметрии, а также точности индикации качества окружающей листья березы локальной среды в виде самого березняка.

Таким образом, мы полностью восстанавливаем принцип индивидуальности биологических измерений по геометрии распределения проб листьев для измерения флуктуирующей асимметрии и флуктуации параметров у каждого листа. И этот принцип распространяем вне способа экологического испытания отдельных листьев как независимых друг от друга биологических особей. Таким образом, без проведения самих действий взятия листьев и последующих измерений на собранных листьях, только по выполнению требований к взятию листьев и измерений мест потенциального взятия, можно оценивать экологическое качество городского березняка или степной колки. Тогда получается, что по намечаемым местам взятия отдельных листьев как биологических особей появляется возможность измерения всей среды существования намечаемых листьев, то есть измерения проводятся на самом березняке без или с взятием листьев.

Этот технический результат достигается тем, что способ экологического измерения березняка по флуктуирующей асимметрии листьев, включающий взятие пробы листьев березы из относительно чистых или загрязненных участков зеленых насаждений города или на любой местности, причем до взятия пробы листьев выбирают учетные деревья березы и отмечают на карте местности их расположение относительно сторон света, затем на каждом учетном дереве выбирают точки отбора проб относительно сторон света на нижней части кроны, отличающийся тем, что по периметру березняка выделяются не менее 10 учетных деревьев березы, затем по четырем сторонам света выделяются пробные ветви с листьями, а все четыре выделяемые для измерения флуктуирующей асимметрии листьев ветви отмечают меткой, после этого из точки расположения метки измеряются высота до поверхности почвы и расстояние до границы березняка, дополнительно измеряют расстояние от границы березняка до ствола каждой учетной березы, а также периметр ствола учетной березы, после проведения измерений результаты подвергают статистическому моделированию, а об экологическом качестве березняка судят по коэффициенту корреляции полученных статистических моделей.

Для измерения флуктуирующей асимметрии листья отмечают метками в виде привязки на ветви около середины у не менее четырех пробных листьев цветной ленточки.

Дополнительно измеряют расстояние от дороги до ствола учетной березы геодезической мерной лентой, а также периметр ствола учетной березы на высоте от поверхности почвы 1,5 м гибкой мерной лентой.

Сущность изобретения заключается в том, что по крайней мере принимаются два объекта - сами листья, которые можно взять или не брать, но отмечать места взятия метками в виде цветной ленты на кисти листьев, для измерений флуктуирующей асимметрии, и деревья березы, на которых растут эти листья. Тогда даже не беря пробы листьев, а только выбирая и намечая их места взятия потенциально, но при этом четко измеряя место расположения этих потенциальных особей в виде отдельных листьев, можно оценивать косвенно сам древостой.

Такой метод мы назвали косвенной индикацией. Здесь выполняются все правила отбора пробных листьев по методу В.М. Захарова, но при этом листья могут и не браться и флуктуирующая асимметрия не измеряется. Поэтому измерениям подвергаются только сами места (точки в пространстве кроны учетных берез), на которых можно брать пробные листья. Эти измерения относятся уже к деревьям и ко всему березняку в целом. Но размер березняка должен быть малым, например, равным расположенному в одном городском квартале скверу.

Сущность изобретения заключается и в том, что по периметру березняка выделяются не менее 10 учетных деревьев березы, затем по четырем сторонам света выделяются кисти с листьями, а на всех четырех кистях намечаются не менее четырех пробных листьев для измерения флуктуирующей асимметрии. Эти листья отмечаются метками в виде привязки около пробного листа цветной ленточки, после этого из точки расположения места взятия у потенциальной пробы листа измеряются высота расположения пробного листа до поверхности почвы и расстояние до автомобильной дороги. Кроме этого измеряются расстояние от дороги до ствола растущей учетной березы, а также периметр ствола учетной березы на высоте от поверхности почвы 1,5 м.

Сущность изобретения заключается также в том, что флуктуирующая асимметрия есть проявление внутри индивидуальной изменчивости, т.е. характеризует различия между гомологичными структурами внутри одного индивида. Подобный тип изменчивости широко распространен у растений, где в пределах одного индивида можно провести разносторонний анализ метамерных структур, например листьев (они наиболее часто используются для этих целей). Но важно отметить, что если уровень флуктуирующей асимметрии является характеристикой индивидуума, а значит, можно оценивать различие разных групп особей по среднему уровню различий между сторонами, то данное явление (флуктуирующая асимметрия) может рассматриваться и с позиции надиндивидуальной (популяционной) изменчивости.

Новизна технического решения заключается в том, что впервые выполняется косвенная индикация экологического качества территории, на которой расположен относительно небольшой березняк, по местам распределения проб листьев (точнее проб ветвей с кисточкой из пробных листьев), принимаемых строго по методике В.М. Захарова для изучения флуктуирующей асимметрии. В итоге появляется практическая возможность не проводить сами измерения флуктуирующей асимметрии, то есть не брать для измерений сами пробные листья, а проводить анализ только по параметрам пространственного расположения вертикально свисающих ветвей, из которых рекомендуется брать пробы листьев.

Положительный эффект заключается в том, что значительно расширяются функциональные возможности метода флуктуирующей асимметрии за счет дополнительного учета параметров расположения нужных для анализа ветвей у учетных берез. В итоге повышается точность измерений экологического качества березняка за счет измерения расстояний от его границы (или же от дороги как наиболее значимого и наиболее распространенного антропогенного объекта). Кроме того, косвенная индикация значительно сокращает время и труд при проведении измерений. Если же дополнительно берутся листья для измерения флуктуирующей асимметрии, то появляется уверенность в результатах экологического анализа за счет применения нескольких новых способов биоиндикации.

Таким образом, предлагаемое научно-техническое решение обладает существенными признаками, новизной и положительным эффектом. В научно-технической и патентной литературе информационных материалов, порочащих новизну предлагаемого изобретения, нами не обнаружено. Мы считаем это решение на уровне изобретения пионерским.

На фиг.1 приведен спутниковый снимок городского березового сквера; на фиг.2 показана карта городского березового сквера с указанием мест расположения 10 учетных берез; на фиг.3 показаны березы одного возраста городского сквера; на фиг.4 показан момент отметки места взятия пробного листа; на фиг.5 дана расчетная схема учетной березы с местом взятия листа на восточной стороне (обозначено буквой В) от ствола дерева: Lдд - расстояние от вертикальной оси ствола дерева до границы березняка или дороги, м; Lсд - расстояние от перпендикуляра, опущенного из места сбора листьев, с учетом стороны света, до границы березняка или дороги, м; H - высота от земли до места сбора листьев, м; P1.5 - периметр у ствола дерева березы на высоте 1,5 м от поверхности почвы (примерно 1,3 м от корневой шейки ствола березы), м; на фиг.6 показана расчетная схема, вид сверху, на расположение по меньшей мере четырех кистей с пробными листьями, причем стороны света измеряются по компасу по азимуту φ - угол, отсчитанный по ходу движения часовой стрелки между направлениями на север и на ориентир от центра ствола дерева до места взятия пробы листа (север С - 0°; восток В - 90°; юг Ю - 180°; запад З - 270°), град.; на фиг.7 показан график изменения высоты H расположения места взятия проб листьев для анализа флуктуирующей асимметрии в зависимости от расстояния от места сбора до дороги, то есть функция H=f(Lсд); на фиг.8 показана четвертая волна колебательной адаптации пробных листьев по высоте их расположения; на фиг.9 показан график влияния периметра ствола березы на высоту взятия проб; на фиг.10 приведен график влияния расстояния до пробных веток на изменение расстояния до ствола березы; на фиг.11 показан график изменения периметра ствола в зависимости от расстояния до пробной ветки и пробных листьев.

Способ экологического измерения березняка по флуктуирующей асимметрии листьев при отсутствии дорог включает такие действия.

Пусть березняк не имеет контуров или границ антропогенного воздействия, например границ автомобильной или иной дороги. Тогда расстояния Lдд и Lсд определяются до границы самого березняка.

По периметру березняка выделяются не менее 10 учетных деревьев березы, затем по четырем сторонам света выделяются пробные ветви с листьями, а все четыре выделяемые для измерения флуктуирующей асимметрии листьев ветви отмечают меткой, после этого из точки расположения метки измеряются высота до поверхности почвы и расстояние до границы березняка. Дополнительно измеряют расстояние от границы березняка до ствола каждой учетной березы, а также периметр ствола учетной березы, после проведения измерений результаты подвергают статистическому моделированию, а по экологическому качеству березняка судят по коэффициенту корреляции полученных статистических моделей.

Для измерения флуктуирующей асимметрии листья отмечают метками в виде привязки на ветви около середины у не менее четырех пробных листьев цветной ленточки.

Дополнительно измеряют расстояние от границы березняка до ствола учетной березы геодезической мерной лептой, а также периметр ствола учетной березы на высоте от поверхности почвы 1,5 м с помощью гибкой мерной ленты.

Способ экологического измерения березняка по флуктуирующей асимметрии листьев, например, городского сквера, окруженного с запада и востока двумя улицами с разной интенсивностью движения автотранспорта, включает такие действия.

В данном случае расстояния Lдд и Lсд определяются до дороги, которая даже при очень малой интенсивности движения с травой на поверхности дороги четко проглядывается как граница антропогенного воздействия на деревья и листву берез через автомобильные выбросы в воздух.

При этом принимается допущение, что границей березняка как экосистемы становится край дороги (грунтовой, асфальтовой, бетонной). Эту погрешность в измерениях дороги и границы экосистемы пока не сможем выделить особо, поэтому в каждом конкретном случае нужно принимать отдельные решения о том, что же является границей экосистемы березняка. Если же дороги нет, то погрешность установления границы земельного участка у березняка возрастает. При наличии даже мало интенсивной по движению дороги четко виден край полосы дороги, где начинает отсутствовать травяная растительность или она очень плохая.

По периметру березняка выделяются не менее 10 учетных деревьев березы, затем по четырем сторонам света выделяются пробные ветви с листьями, а все четыре выделяемые для измерения флуктуирующей асимметрии листьев ветви отмечают меткой, после этого из точки расположения метки измеряются высота до поверхности почвы и расстояние до границы в виде края дороги березняка, дополнительно измеряют расстояние от границы или края дороги березняка до ствола каждой учетной березы, а также периметр ствола учетной березы, после проведения измерений результаты подвергают статистическому моделированию, а об экологическом качестве березняка судят по коэффициенту корреляции полученных статистических моделей.

Для измерения флуктуирующей асимметрии листья отмечают метками в виде привязки на ветви около середины у не менее четырех пробных листьев цветной ленточки. Дополнительно измеряют расстояние от дороги до ствола учетной березы геодезической мерной лентой, а также периметр ствола учетной березы на высоте от поверхности почвы 1,5 м гибкой мерной лентой.

Пример. В городе Звенигово Республики Марий Эл небольшой озелененный земельный участок (фиг.1) вытянутой прямоугольной формы находится в середине улицы Чехова. Общая площадь сквера составляет около 0,56 га. Сквер окружен с северной и восточной сторон грунтовой автомобильной дорогой, с южной стороны расположен лесной массив. По обе стороны от сквера (восточная и западная стороны) расположены дома.

Для эксперимента были отобраны 10 берез (фиг.2) по периметру сквера. На территории сквера растут береза и ель. Большую часть (березняком называется древостой с содержанием более 50% березы) занимает береза (фиг.3).

Методика эксперимента

Из всего многообразия известных методов биоиндикационных исследований считается, что наиболее полно отвечает необходимым критериям метод анализа флуктуирующей асимметрии по В.М. Захарову.

Таким образом, аналог сохраняется в части методики взятия проб листьев, но в данном научно-техническом решении они могут и не браться, а если берутся, то в любом случае обрабатываются с тщательной геометрической привязкой к местности.

У березы сбор листьев намечали из нижней части кроны дерева с максимальным количеством доступных веток с четырех сторон света, которые определяли с помощью компаса. Листья собирали только с укороченных побегов. С помощью мерной ленты измерили высоту от земли до места, с которого срывали листья. Также измеряли периметр ствола дерева, расстояние от дерева до дороги и расстояние от кистей веток до дороги (фиг.5), произрастающих с разных сторон света по азимуту φ, град.

Выборка включает в себя 160 листьев (по 4 листа с 4 сторон света с 10 растений). Листья с одного дерева связывали ниткой за черешки. Все листья с одной территории упаковывали в полиэтиленовый пакет, в него также помещали этикетку с названием места сбора пробных листьев.

Результаты измерений

В таблице 1 представлены результаты измерений параметров мест произрастания у пробных листьев и учетных деревьев, произрастающих на территории сквера.

Дополнительно снимались параметры дерева и места взятия пробы:

1) азимут φ - угол, отсчитанный по ходу движения часовой стрелки между направлениями на север и на ориентир, град.;

2) Lдд - расстояние от вертикальной оси ствола дерева до дороги, м;

3) Lсд - расстояние от перпендикуляра, опущенного из места сбора листьев, с учетом стороны света, до дороги, м;

4) H - высота от земли до места сбора листьев, м;

5) P1.5 - периметр дерева березы на высоте 1,5 м от поверхности почвы (примерно 1,3 м от корневой шейки ствола березы), м.

Таблица 1
Промеры мест взятия у пробных листьев березы в городском сквере
№ березы Сторона света Азимут φ, град Расстояние Lдд, м Расстояние Lсд, м Высота H, м Периметр P1.5 м
1 Ю 180 3.17 3.10 2.00 0.30
С 0 3.17 3.45 2.10 0.30
З 270 3.17 2.94 2.15 0.30
В 90 3.17 3.48 2.05 0.30
2 Ю 180 5.82 6.00 2.00 0.66
С 0 5.82 5.80 2.20 0.66
З 270 5.82 6.34 2.20 0.66
В 90 5.82 5.65 2.20 0.66
3 Ю 180 7.50 8.65 1.90 1.20
С 0 7.50 6.05 2.00 1.20
З 270 7.50 8.48 1.80 1.20
В 90 7.50 7.15 1.70 1.20
4 Ю 180 1.15 0.92 1.80 0.93
С 0 1.15 1.50 1.68 0.93
З 270 1.15 1.80 1.70 0.93
В 90 1.15 0.60 1.82 0.93
5 Ю 180 8.50 8.00 2.00 1.80
С 0 8.50 9.15 1.90 1.80
З 270 8.50 8.85 2.10 1.80
В 90 8.50 7.95 1.70 1.80
6 Ю 180 6.85 6.80 1.65 1.43
С 0 6.85 6.85 1.60 1.43
З 270 6.85 7.50 1.50 1.43
В 90 6.85 6.25 1.78 1.43
7 Ю 180 3.29 3.29 1.67 0.90
С 0 3.29 3.35 1.60 0.90
З 270 3.29 3.65 1.65 0.90
В 90 3.29 2.86 1.70 0.90
Ю 180 6.96 7.00 1.80 0.33
С 0 6.96 6.90 1.90 0.33
З 270 6.96 7.25 1.84 0.33
В 90 6.96 6.50 1.90 0.33
9 Ю 180 6.03 6.00 1.80 1.05
С 0 6.03 6.10 1.80 1.05
З 270 6.03 6.45 1.80 1.05
В 90 6.03 5.85 2.00 1.05
10 Ю 180 7.06 7.06 1.70 0.25
С 0 7.06 7.05 1.75 0.25
З 270 7.06 7.26 2.10 0.25
В 90 7.06 6.78 1.90 0.25

При проведении эксперимента было обнаружено, что встречаются поврежденные листья, но их мало, всего 5% от всех собранных листьев.

Влияние внешних пяти факторов

По отношению к пробным листьям (собираемым или несобираемым) указанные пять факторов являются внесистемными. Вычислительные эксперименты показали, что они со средней теснотой факторной связи оказывают влияние на 10 показателей флуктуирующей асимметрии по методу В.М. Захарова.

Но между собой они имеют сложную взаимную связь:

- азимут φ на малые площади березняка оказывает слабейшее влияние и тем более не зависит от березняка, а является параметром Земли;

- расстояние от вертикальной оси ствола дерева до дороги Lдд является высокозначимым фактором, но он уступает расстоянию от веток;

- расстояние от ветки до дороги Lсд очень сильно влияет на Lдд и H;

- высота от земли до места сбора листьев H влияет на P1.5;

- периметр P1.5 ствола березы на высоте 1,5 м влияет на H.

Рассмотрим каждое из этих факторных отношений.

Влияние расстояния от пробной ветки Lсд на высоту взятия проб

По результатам измерения высоты взятия проб получаем формулу:

H = H 1 + H 2 + H 3 + H 4 , ( 1 )

H1=1,84424exp(0,0026196Lсд), H2=A1 cos(πLсд/p1+1,18600),

A 1 = 0,034165 L с д 0,93315 exp ( 0,00056758 L с д 3,31936 ) ,

p 1 = 1,43470 + 0,0067076 L с д 1,65511 , H3=A2 cos(πLсд/p1+3,17428),

A 2 = 1,22581 10 6 L с д 7,29673 exp ( 16,02625 L с д 0,33326 ) ,

p 2 = 0,20187 + 0,0022412 L с д 1,61884 , H4=A3 cos(πLсд/p3+4,21276),

A 3 = 6,49012 10 24 L с д 53,62744 exp ( 6,52574 L с д 1,07832 ) , p3=0,15599.

Коэффициент корреляции стал 0,8354. По остаткам от модели (1) можно было идентифицировать еще волновые функции. Однако возможности программной среды CurveEixpert-1.40 этого не позволяют.

Поэтому пятая составляющая (четвертая волна возмущения) получает вид очередного (фиг.8) асимметричного вейвлет-сигнала

H 5 = A 4 cos ( π L с д / p 4 + 0,38591 ) , ( 2 )

A 4 = 1,47761 10 41 L с д 87,65708 exp ( 10,58859 L с д 1,03219 ) ,

p 4 = 0,45161 0,030608 L с д 0,79387 ,

где A - амплитуда (половина) колебательного возмущения пробных веток и листьев учетных берез.

Таким образом, высота места расположения пробного листа имеет четкое множество волн колебательной адаптации листьев и веток к окружающей их среде произрастания.

Влияние периметра ствола березы на высоту взятия проб

Оказалось, что крупность дерева, которая определяется периметром окружности ствола, сильно влияет на изменение высоты расположения пробного листа.

С коэффициентом корреляции 0,7907 определена (фиг.9) формула

H = H 1 + H 2 + H 3 , ( 3 )

H 1 = 0,11721 exp ( 3,38138 P 1.5 0,13733 ) ,

H 2 = 329,2014 P 1.5 4,10062 exp ( 5,30191 P 1.5 0,53511 ) ,

H3=A cos(πP1.5/p-2,75836), A=0,10474exp(0,44367P1.5),

p = 0,23180 + 2,47892 10 5 P 1.5 9,91313 .

Таким образом, оказалось, что через флуктуирующую асимметрию можно выйти на функциональные связи между стволом (очень долговременный накопитель массы древесных клеток) и листвой (ежегодно регенерирующие и затем сбрасывающиеся клетки) березовых деревьев.

Влияние расстояния от пробной ветки Lсд на расстояние Lдд до деревьев

Оба этих расстояния определены человеком и дают представления о некой характеристике условной границы между березняком и антропогенными объектами, в частности с дорогами.

После структурно-параметрической идентификации (фиг.10) была получена формула вида

L д д = L д д ' + L д д " , ( 4 )

L д д ' = 0.87899 L с д 1,07610 exp ( 4,16274 10 5 L с д 4,68360 ) ,

L с д " = A cos ( π L с д / p 2,17922 ) , A = 0,50952 exp ( 0,0069727 L с д 2 б 54182 ) ,

p = 1,03028 + 0,00013615 L с д 4 б 11591 .

Таким образом выясняется, что деревья березы и их висячие ветви, способные давать пробные листья для измерений флуктуирующей асимметрии, расположены не случайно, а вполне закономерным образом.

Влияние высоты взятия проб листьев на периметр ствола

Оказалось, что периметр ствола очень сильно зависит от высоты взятия пробных листьев (фиг.11). И это влияние значимее обратного влияния периметра ствола на высоту взятия проб листьев по формуле (3).

С коэффициентом корреляции 0,8328 получена формула

P 1.5 = P 1 + P 2 + P 3 + P 4 + P 5 , ( 5 )

P 1 = 26,11525 exp ( 3,38389 L с д 0,027992 ) , P 2 = 1,23340 10 12 L с д 12,37727 ,

P3=A1 cos(πLсд/p1+2,31636),

A 1 = 5,69193 10 63 L с д 130,18625 exp ( 14,60560 L с д 1,04129 ) , p1=0,20325,

P4=A2 cos(πLсд/p2+5,65078),

A 2 = 0,94974 L с д 14,74206 exp ( 5,61192 L с д 0,98827 ) ,

p 2 = 1,85407 0,37655 L с д 0,99819 , P5=A3 cos(πLсд/p3+1,15861),

A 3 = 1,71886 10 67 L с д 124,22873 exp ( 8,43474 L с д 1,21165 ) ,

p 3 = 0,44614 + 0,016038 L с д 0,52075 .

Таким образом, параметры места произрастания Lдд и P1.5 берез, границы экосистемы Lсд и места обитания пробных листьев H и φ на висячих ветках становятся взаимно влияющими друг на друга. При этом азимут косвенно и при этом очень сильно влияет на другие параметры пробных для измерения флуктуирующей асимметрии ветвей и листьев.

Преимуществом предлагаемого способа является техническая простота исполнения, так как из оборудования требуется только геодезическая мерная лента до 20 м, гибкая миллиметровая лента и компас.

Поэтому изобретение может быть широко реализовано в школьных экологических кружках, пришкольных лесничествах и даже в детских садах, а также в географических и иных экспедициях при дополнительном исследовании качества территории по косвенной индикации свойствами расположения ветвей и листьев учетных берез.

1. Способ оценки экологического состояния территории по деревьям с флуктуирующей асимметрией листьев расположенного на ней березняка, включающий выбор учетных деревьев березы, выбор на каждом учетном дереве относительно сторон света на нижней части кроны пробных ветвей с флуктуирующей асимметрией листьев, отличающийся тем, что по периметру березняка выбирают не менее 10 учетных деревьев березы, затем на каждом учетном дереве по четырем сторонам света выбранные пробные ветви с флуктуирующей асимметрией листьев отмечают меткой, после этого измеряют высоту от точки расположения метки до поверхности почвы и расстояние от точки расположения метки до границы березняка, при этом дополнительно измеряют расстояние от границы березняка до ствола каждой учетной березы, а также периметр ствола учетной березы, далее по результатам полученных измерений проводят статистическое моделирование с определением коэффициента корреляции полученных статистических моделей по измеренным параметрам, по которому осуществляют оценку экологического состояния территории.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что метки выполнены в виде цветной ленточки, привязанной на ветви около середины не менее четырех листьев с флуктуирующей асимметрией.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что расстояние от дороги до ствола каждой учетной березы измеряют геодезической мерной лентой, а периметр ствола учетной березы измеряют на высоте 1,5 м от поверхности почвы гибкой мерной лентой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области лесного хозяйства, а именно к лесоводству и лесной промышленности, и может быть использовано при проведении машинизированных выборочных рубок леса.

Изобретение относится к лесному хозяйству и может быть использовано при расчистке площади свежей вырубки под лесные культуры. Способ включает сгребание порубочных остатков рабочим органом подборщика, перемещение их к месту сжигания или отгрузки и/или переработки на топливную щепу, при этом при перемещении сгребающего порубочные остатки подборщика находящуюся на пути его перемещения надземную часть пней измельчают на щепу, перемешивая ее совместно с порубочными остатками.

Изобретение относится к области лесозаготовок и может найти применение при заготовке сортиментов и топливной щепы. Способ выполнения лесосечных работ многооперационной лесозаготовительной машиной, состоящей из самоходного шасси со смонтированным на нем манипулятором с харвестерной головкой, механизма подачи лесосечных отходов, измельчающего устройства, кузова-накопителя и щеповода, включающий срезание дерева, обрезку сучьев, раскряжевку на сортименты, подачу лесосечных отходов к измельчающему устройству, измельчение лесосечных отходов в щепу и концентрацию ее в кузове-накопителе.

Изобретение относится к области лесозаготовок и может найти применение при вывозке дров и лесосечных отходов. Способ включает сбор дров и лесосечных отходов, погрузку их на транспортные средства, транспортировку по дорогам и выгрузку у котельной.

Изобретение относится к области биогеоценологии. Способ включает определение геоморфологических параметров долины.

Изобретение относится к области лесного, лесопаркового хозяйства и садово-паркового строительства. В способе проводят статистический анализ, включающий расчет средних многолетних фенодат таксонов, определяют средние многолетние феноритмотипы в родовом комплексе, оценивают направления и величины сдвига сроков наступления фенофаз вегетативных органов.

Изобретение относится к области оценки степени загрязненности атмосферного воздуха и может быть использовано при мониторинге атмосферного воздуха фоновой и урбанизированной территории.

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, а именно к навесным устройствам для навешивания на трактор, в частности лесохозяйственных машин и орудий.

Изобретение относится к инженерной биологии и индикации окружающей среды в виде березняка городского сквера. Способ включает выбор учетных деревьев березы в городском сквере вытянутой формы.

Устройство относится к области лесного хозяйства и предназначено для уничтожения малоценных пород лиственных деревьев при проведении рубок ухода. Устройство содержит рукоятку и закрепленные на рукоятке режущий аппарат и механизм подачи химического раствора.

Изобретение относится к экологическому мониторингу территорий с травяным покровом. Способ включает выделение на малой реке или ее притоке визуально по карте или натурно участка пойменного луга с травяным покровом. Производят разметку на выделенном участке по течению малой реки или ее притока в характерных местах не менее трех створов в поперечном направлении. Осуществляют разметку вдоль каждого створа не менее трех пробных площадок с каждой стороны малой реки или ее притока. На каждой пробной площадке укладывают рамку с внутренними сторонами не менее 0,50×0,50 м. Затем вровень с поверхностью почвы срезают надземные части отдельных растений или их порций в виде нескольких растений одинакового вида, присутствующих на пробной площадке. Далее раскладывают срезанные порции растений в отдельные кучки по видам травы. После срезания всех травинок со всей пробной площадки кучки травы сразу же взвешивают на переносных весах. После взвешивания кучки травы выбрасывают. Процедуру взвешивания с выбрасыванием взвешенных растений повторяют на каждой пробной площадке на выделенном участке. Затем вычисляют общие массы свежесрезанной травы по видам травы. На каждой отдельной пробной площадке массу всей пробы свежесрезанной травы вычисляют как сумму масс отдельных кучек по видам травы. Общую массу данного вида растения вычисляют как сумму всех кучек срезанной травы по видам со всех пробных площадок. Затем по отдельным видам растений для всех пробных площадок составляют ранговую шкалу видов травы по свежесрезанной массе. Ранги расставляют по мере увеличения общей массы на участке. Оценку видового состава травяного покрова осуществляют статистическим моделированием путем идентификации математических моделей изменения массы срезанной травы на участке и на отдельной пробной площадке в зависимости от ранга видов травяных и травянистых растений. Такая технология позволит повысить точность учета наличия видов травяных и травянистых растений при одновременном упрощении процесса оценки видового состава. 8 табл., 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к инженерной биологии и сравнительной биоиндикации окружающей среды. Способ включает взятие листьев от учетных деревьев березы и проведение измерений каждого взятого листа. При измерении каждый лист размещают стороной, обращенной к верхушке побега. Измерения осуществляют измерительным циркулем и линейкой. Пробные листья берут с каждой березы по меньшей мере с двух произрастающих в разных условиях по загрязненности воздуха березняках по ориентации висячих укороченных побегов по четырем сторонам света по компасу. Измерение ширины взятых пробных листьев выполняют слева и справа половинок листа. Дополнительно измеряют слева и справа половинок листа длину второй от основания листа жилки второго порядка. Далее по измеренным данным проводят статистическое моделирование. Сравнительную индикацию экологического состояния среды, окружающей березняки, осуществляют по полученным статистическим показателям. Такая технология позволит повысить точность измерения для качественной оценки загрязнения воздуха окружающей среды. 4 з.п. ф-лы, 13 табл., 10 ил.

Изобретение относится к области инженерной биологии и биоиндикации окружающей среды. Способ включает взятие листьев от учетных деревьев. При этом для измерения каждый лист помещают перед собой стороной, обращенной к верхушке побега. С каждого листа с левой и правой сторон измеряют показатели ширины левой и правой половинок листа, мм, длину жилки второго порядка, второй от основания листа, мм, расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка, мм, расстояние между концами этих жилок, мм, угол между главной жилкой и второй от основания листа жилкой второго порядка, град. За учетные деревья принимают не менее трех берез, с каждой березы отбирают не менее пяти листьев разных размеров со стороны каждой локальной оцениваемой территории, причем все не менее 15 листьев принимают за популяцию из отдельных самостоятельных особей. Далее составляют таблицу всех измерений без их усреднения, полученную выборку статистическим моделированием подвергают факторному анализу выявлением бинарных отношений между 10 показателями, причем все 100 биотехнических закономерностей идентифицируют в программной среде формулой вида: где y - показатель или зависимый количественный фактор (10 параметров по пяти показателям с двух половинок листа); x - объясняющая переменная или влияющий фактор (те же 10 параметров от каждого листа); a1-a8 - параметры модели, получаемые идентификацией по конкретным данным измерений. Способ позволяет повысить точность индикации качества окружающей листья березы локальной среды, а также упростить и повысить производительность измерений параметров листьев. 3 з.п. ф-лы, 23 ил., 8 табл.

Изобретение относится к технологиям лесного хозяйства и лесозаготовительной отрасли. Способ включает измерение длины и диаметров стволов в коре по длине стволов и в комлевых сечениях. Берут 100 нефаутных по форме деревьев, в отношении которых измеряют длины стволов, диаметры в коре в комле, диаметры стволов в коре, начиная от комлевых сечений до вершины деревьев, и диаметры стволов на половине длины ствола. По результатам всех измерений определяют относительные длины (h/H) и соответствующие им относительные диаметры стволов в коре. По совокупности полученных данных определяют абсолютные размеры стволов деревьев. С учетом коэффициентов на кору и технологического диаметра ствола на высоте груди в коре определяют переменные диаметры стволов без коры с последующим определением переменной площади сечения стволов без коры по длине стволов и объем древесных стволов без коры. Такая технология позволит повысить точность определения технологических размеров деревьев и объема древесины. 2 табл.

Изобретение относится к лесному хозяйству и может найти применение при планировании мероприятий по озеленению городских территорий. Способ включает составление каталога древесных пород обследуемого городского поселения с известной экологической обстановкой и соответствующей ему территории эталонного участка. Осуществляют проведение измерений техническими средствами: цифровой видеокамерой; цифровым видеоспектрометром; высотомером; счетчиком совокупности параметров, определяющих объем продуцирующей кислород биомассы каждого вида растений: площади сечения кроны S, м2; густоты кроны как средневзвешенной пространственной частоты Fср [1/м] функции сигнала ее изображения I (х, у), цветности кроны как средневзвешенной длины волны λ с р [ н м ] коэффициента спектральной яркости, средней высоты h [м] насаждения данного вида относительного числа здоровых Ni деревьев к общему их количеству N данной породы, нормирование измеренных показателей относительно их значений для эталонных участков, ранжирование показателей по мере убывания их значимости в объеме продуцирующей фитомассы, вычисление функции рейтинговой оценки Ri как средневзвешенной суммы относительных показателей каждого вида породы: где: ω1, ω2, ω3, ω4, ω5 - весовые коэффициенты значимости, составление итоговой таблицы рейтинга видов пород. Способ позволит обеспечить устойчивость городского озеленения к техногенным нагрузкам. 4 ил., 3 табл., 1пр.
Изобретение относится к лесному хозяйству и может быть использовано в районах с недостаточным атмосферным увлажнением при массивном облесении площадей с тяжелыми почвами, недоступными или ограниченно доступными для корней растений грунтовыми водами. Способ создания долговечных лесных культур включает посадку растений главной породы и растений сопутствующих пород, прочистку и прореживание в рядах культур. В районах с недостаточным атмосферным увлажнением при облесении площадей с тяжелыми почвами, недоступными и ограниченно доступными грунтовыми водами обработку почвы проводят по системе многолетнего черного пара, культуры создают чистыми рядами с узкими междурядьями, а кулисы из рядов главной породы чередуют с кулисами сопутствующих пород и размещают их по площади равномерно. Способ обеспечивает накопление запаса почвенной влаги при основной обработке почвы, повышение качества минерального питания растений главной породы в молодом возрасте, сокращение потребления влаги подлеском из растений сопутствующих пород. 3 з.п. ф-лы.

Изобретения относятся к области видеонаблюдения. Способы определения оптимальной конфигурации и настройки системы видеомониторинга характеризуются тем, что собирают множество параметров, относящихся к характеристикам точек видеомониторинга и характеристикам территории их размещения. Характеристики территории включают в себя ландшафтные характеристики, погодные данные и данные о лесных пожарах. Некоторые из параметров, относящихся к характеристикам точек видеомониторинга, являются контролируемыми. Задают показатель эффективности системы, который является интегральной величиной, описываемой вероятностной моделью, обобщающей, по меньшей мере, часть параметров. Выполняют перебор вариантов размещения точек видеомониторинга по множеству возможных позиций на территории путем того, что для установленного размещения точек видеомониторинга определяют оптимальный набор параметров, оптимизирующий показатель эффективности. Показатель эффективности вычисляют с варьированием контролируемых параметров, при этом для способа оптимальной настройки системы осуществляют корректировку контролирумых параметров до оптимального набора параметров. Определяют оптимальную конфигурацию системы, сравнивая полученные варианты размещения точек мониторинга, для которых определены оптимальные наборы параметров, и выбирают вариант размещения с наилучшим значением показателя эффективности. Система видеомониторинга 100 содержит модуль настройки, который выполнен с возможностью рассчитывать показатель эффективности системы, определять оптимальный набор параметров, который оптимизирует показатель эффективности системы, выполнять корректировку контролируемых параметров системы видеомониторинга до оптимального набора параметров. Изобретениями обеспечивается создание оптимальной конфигурации системы видеомониторинга, в которой каждая точка видеомониторинга имеет индивидуальный оптимальный набор параметров, что в свою очередь обеспечивает повышение эффективности работы и эксплуатации системы с целью раннего обнаружения лесных параметров. 3 н. и 25 з.п. ф-лы, 16 ил., 8 табл.

Изобретение относится к защитному лесоразведению и лесному хозяйству и может быть использовано при механизированной уборке порубочных остатков из лесных полос при проведении рубок ухода. Способ механизированной уборки порубочных остатков из лесной полосы включает создание в ней мест разрывов для вывоза порубочных остатков оттуда и формирование куч порубочных остатков подборщиком-погрузчиком, включающим раму, грабельную решетку, сталкивающее устройство и боковые трубы-ограничители, у которого сталкивающее устройство выполнено в виде стенки, жестко закрепленной на двух симметричных роликовых механизмах, перемещаемых по боковым трубам-ограничителям вдоль грабельной решетки к ее концам с помощью шарнирных четырехзвенников, установленных на раме подборщика-погрузчика и приводимых в движение гидроцилиндрами, являющимися одним из их звеньев, которые шарнирно установлены между кронштейнами рамы подборщика-погрузчика и консолями звеньев четырехзвенников, связанных с роликовыми механизмами. Формирование куч порубочных остатков проводят в междурядьях лесных полос и на их опушках. В междурядьях сбор порубочных остатков проводят поочередным встречным движением подборщика-погрузчика вдоль рядов деревьев с заездом в разрывы, создаваемые в приопушечных или смежных с ними рядах лесных полос, и последующим выездом из них, а вывоз порубочных остатков - заездом транспортного средства в один из разрывов приопушечного или смежного с ним ряда лесной полосы с загрузкой его из куч, образованных в междурядьях подборщиком-погрузчиком, и выездом задним ходом в тот же разрыв. С опушек сбор порубочных остатков проводят при движении подборщика-погрузчика вдоль ряда лесной полосы с остановками для погрузки их в транспортные средства и вывоза для дальнейшего использования. Расстояние между разрывами в опушечных и смежных рядах лесных полос определяют исходя из объема порубочных остатков в лесной полосе и объема наполнения подборщика-погрузчика порубочными остатками по формуле: 2L=Q/Qп, где Q, м3/пог. м - возможный объем порубочных остатков в междурядье лесной полосы; Qп, м3 - объем наполнения подборщика-погрузчика подбираемыми порубочными остатками; L, пог. м - длина пути, на котором подборщик-погрузчик будет наполнен порубочными остатками. Способ позволит обеспечить удобство и эффективность уборки порубочных остатков в ограниченном пространстве междурядий лесных полос и их опушек. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к лесному хозяйству, в частности к дистанционным методам таксации лесов на обширных площадях. Способ характеризуется тем, что осуществляют дистанционное зондирование таксируемой территории с разрешением 2-40 м по трем-десяти спектральным каналам в диапазоне 0,45-90 мкм. Составляют цифровую модель рельефа. Зондирование таксируемой территории осуществляют в различные сезоны. Цифровую модель рельефа разделяют на иерархические уровни. Полученные данные формируют в виде базы данных со строчной структурой и пространственной привязкой, в каждой строке которой размещают набор спектральных характеристик по каждому каналу за каждый период и набор иерархических уровней рельефа с их характеристиками, которую классифицируют по итеративной процедуре K-средних при К=2. Сравнивают спектральные характеристики в полученных классах с заранее заданными устойчивыми спектральными образами типов ландшафтного покрова. Выделяют основные соответствия полученных классов заданным типам ландшафтного покрова. Выделяют классы, имеющие лесохозяйственную ценность. В каждом классе, имеющем лесохозяйственную ценность, определяют число контрольных точек по соотношению Li=wlog2mi, где mi - частота класса i во всей выборке, w - коэффициент точности в зависимости от распространенности типа ландшафтного покрова, a Li - количество контрольных точек внутри класса i. Контрольные точки размещают внутри выделенных классов. На контрольных точках проводят лесотаксационные полевые описания. Полученными в результате описаний лесотаксационными характеристиками дополняют базу данных. Для каждой лесотаксационной характеристики осуществляют интерполяцию ее состояний на всю таксируемую территорию. Определяют точность интерполяции. Выделяют гомогенные участки относительно интерполированных состояний лесотаксационных характеристик. По заданному порогу сходства гомогенные участки меньше принятых минимальных размеров лесотаксационного выдела объединяют с соседними, наиболее близкими по состоянию, участками. Способ обеспечивает точность лесотаксации при минимальных трудозатратах. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к лесному хозяйству и может быть использовано для подавления корнеотпрысковой и порослевой способности мягколиственных древесных пород. Спиливание деревьев производят бензопилой, предварительно залив масляно-арборицидную смесь в емкость для масла, предназначенную для смазки цепи бензопилы, при этом возможно нанесение вертикальных пропилов на периферийную поверхность образованного пня в районе камбия для лучшего проникновения арборицида в проводящую систему спиленного дерева. Способ обеспечивает повышение производительности и увеличение площади обработки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл., 1пр.
Наверх