CC BY
14
9. Hoskins R., Karpovicz Z., Lizo A., Nemeth F., Plesnik J. and P. Sabo The IUCN European programme: a contribution to the application of ecological networks in the countries of Central and Easten Europe, 1996. - P. 143-149.
10. Nowicki European ecological networks: perspectives in policy planning and law// Perspectives on ecological networks. European Centre for Nature Conservation publications series on Man and Nature, 1996. - Vol. I. - August. - 192 p._
УДК 581.55 Доц. В.М. Скробала, канд. с.-г. наук - УкрДЛТУ
Л1СОВА ТИПОЛОГ1Я: АСПЕКТИ ЗАПОВ1ДНО1 СПРАВИ
На 0CH0Bi математичного моделювання методами добування даних запропонова-но схему клiматично-едафiчноi атки, представлено загальш результати титзацп мю-цезростань люово'1 рослинносп. Вщзначено, що еколопчш параметри мюцезростань раритетних фiтоценозiв значно вщхиляються вiд середнiх значень. Багатовимiрна ор-динацiя рослинних угруповань може слугувати основою для оцшки ix раритетностi.
Ключов1 слова: люова типологiя, багатовимiрна ординацiя, математичне моде-лювання.
Doc. V.M. Skrobala, Ph.D. - USUFWT Forest typological: aspects of the protected business
On the basis of mathematical modelling by the data mining methods the general results of typification of forest vegetation settlements and the chart of climat-edaphic net have been represented. It is marked, that ecological parameters of rare phytocoenoses settlements considerably deviate from the mean values. Multidimensional ordination of plant communalities can serve as a basis for estimation of their rarity.
Keywords: forest typology, multidimensional ordination, mathematical modelling.
Люова типолопя мае важливе значения у теорн та практищ люового господарства [4, с.13]. Вона слугуватиме основою для встановлення причин i умов формування насаджень того чи шшого складу та продуктивносл, зако-номiрностей природного вщновлення i динамжи деревостану, пояснення взаемозв'язюв i взаемозалежност лiсовоi рослинносп i факторiв середовища, районування територн. Але, як зазначав Д.В. Воробйов, "приймаючи единi принципи класифiкацii, ми не повинш ix розглядати як догму, як ютину в ос-таннiй iнстанцii" [4, c.14]. Навпаки, передбачалося, що у процесi розроблення першого варiанту класифiкацii типiв люорослинних умов буде нагромадже-ний необхщний матерiал для критичного перегляду цих принцишв та подаль-шого удосконалення класифiкацii.
На теперiшнiй час юнуе цiла низка недостатньо розроблених питань класифшацн, на якi вказували ще Д.В. Воробйов i П.С. Погребняк: необхщ-нiсть розширення едафiчноi Ытки у напрямi бiльш сухих мюцезростань (пг-ротопи мiнус один, мшус два i т.д.), у напрямi типiв вищо трофностi (трофо-топи E, F, G, H i т.д.), класифжащя мiсцезростань iз засоленими грунтами, ацидифшьних i кальцефiльниx варiантiв мiсцезростань тощо [4, 13]. Про те, що класифжащя типiв люорослинних умов за допомогою едафiчноi Ытки Алексеева-Погребняка не дае можливостi вщобразити всю рiзноманiтнiсть ль сiв, свщчать роботи А.Л. Бельгарда, М.А. Голубця, К.А. Малиновського та багатьох шших [2, с.5-6]. 1стотний недолiк люово!" типологii полягае у тому,
що при визначеннi типу лiсорослинних умов ^норуеться клiмат - один iз чо-тирьох найважливiших i незамшних факторiв середовища (свiтло, тепло, вода i мiнеральнi речовини за В, I. Вiльямсом) [5]. У зв'язку з цим на практицi еда-фiчна сiтка може використовуватися тшьки окремо у кожнiй клiматичнiй об-ластi, а не в межах велико! територи [13, с.201]. Помггне вiдставання люово! типологи намiтилося в галузi заповщно! справи, де провщш позицп зайняла класифiкацiя рослинностi за принципами школи Браун-Бланке [15].
1дея наших дослiджень полягала у математичному моделюванш бага-товимiрноl ординаци угруповань люово! рослинностi, конструюваннi кшма-тично-едафiчноl сiтки та обгрунтуванш окремих положень, що стосуються питань заповщно! справи.
Об'екти 1 методи досл1джень
Враховуючи складнiсть рослинного угруповання як об'екта матема-тичного моделювання i вщсутшсть розвинено! методологи математичного моделювання складних систем [12], у свош робот ми використовували яюс-но новi пiдходи, що використовуються для прийняття рiшень в умовах невиз-наченост - методи "добування даних" [9]. "Добування даних" - це процес анаитичного дослiдження великих масивiв шформаци з метою виявлення певних закономiрностей i залежностей мiж змiнними (скритих знань), як можна застосувати до нових сукупностей даних, та достовiрного прогнозу-вання процесiв i явищ [9].
Дослiдження здiйснювали на основi ф^ошдикацшно! оцiнки еколопч-них умов мюцезростання двiстi п'яти угруповань люово! рослинностi (домь нантна класифшащя) за дев'ятьма параметрами: Тт - термiчний режим, Кп -континентальшсть клiмату, От - омброклiмат, Сг - крiоклiмат, Иё - воло-гiсть грунту, Тг - вмют солей, Яе - кислотнiсть грунту, N1 - мшеральний азот, Ье - режим освiтленостi - затшення [3, 8, 17]. Крiм власних опиЫв, використовували також даш лiтературних джерел [2, 5, 14].
Дослщження включали три основнi етапи: вивчення структури взаемного розташування рослинних угруповань у багатовимiрному просторi ознак еколопчних параметрiв, математичне моделювання структури та пере-вiрку математично! модель Кожне угруповання можна представити у виглядi точки у дев,ятивимiрному просторi ознак, координати яко! вiдповiдають зна-ченням параметрiв екологiчних режимiв [1, 7, 8, 10, 11]. У цьому випадку по-дiбнiсть угруповань за сукупшстю екологiчних параметрiв можна визначити на основi вiдстаней мiж точками [10]. Оцiнку взаемного розташування точок виконували шляхом класичного багатовимiрного масштабування (цшенап-равлено! проекци точок на площину iз максимальним збереженням шформаци про !х структуру) [9-10]. Перевiрку математично! моделi виконували на основi порiвняльноl оцiнки положення угруповань на осях максимального ва-ршвання (багатовимiрноl ординаци) iз результатами геоботашчних дослщ-жень та даними лггературних джерел [5, 13, 14, 16].
Результати дослщжень
Проблема конструювання клiматично-едафiчноl сiтки та тишзаци мю-цезростань люово! рослинностi значною мiрою зумовлена явищем мультико-
лiнеарностi [9-12]. Бшьшють екологiчних параметрiв тiсно пов'язаш мiж собою (табл. 1). Тюний зв'язок мiж змiнними свщчить про те, що вони вимiрю-ють дуже подiбнi характеристики i цим самим привносять в анашз "перетина-ючу" iнформацiю. У цьому випадку неможливо вiдокремити вплив кожно! змшно! зокрема. Так, кислотнiсть грунту i вмiст солей залежать вщ кшматич-них умов (термiчного режиму), вологозабезпечешсть грунту визначаеться спiввiдношенням кшькосп опадiв та випаровування (показником омброкль мату) тощо (табл. 1).
Табл. 1. Корелящя мiж екологiчними параметрами м^цезростань л^овоХ
рослинностi
Еколопчний фактор Тт Кп От Сг Ш Тг Яе N1 Ье
Тт 1,00 0,13 -0,81 0,89 -0,65 0,74 0,83 0,42 -0,06
Кп 0,13 1,00 -0,29 -0,16 -0,42 0,30 0,16 -0,38 -0,61
От -0,81 -0,29 1,00 -0,68 0,78 -0,88 -0,85 -0,33 0,38
Сг 0,89 -0,16 -0,68 1,00 -0,52 0,62 0,75 0,52 0,09
Иё -0,65 -0,42 0,78 -0,52 1,00 -0,73 -0,70 -0,01 0,54
Тг 0,74 0,30 -0,88 0,62 -0,73 1,00 0,88 0,39 -0,34
Яе 0,83 0,16 -0,85 0,75 -0,70 0,88 1,00 0,50 -0,14
N1 0,42 -0,38 -0,33 0,52 -0,01 0,39 0,50 1,00 0,58
Ье -0,06 -0,61 0,38 0,09 0,54 -0,34 -0,14 0,58 1,00
Оскшьки еколопчш параметри мiсцезростань люово! рослиннност корельованi мiж собою, данi спостережень можна пояснити невеликою кшь-юстю нових змiнних, якi безпосередньо не вимiрюються, але можуть бути от-риманi через лiнiйну комбiнацiю вихщних даних [1, 7, 9-12]. Це дае змогу зменшити вимiрнiсть простору спостережень. Графiчно процедура розрахун-юв зводиться до перемiщення початку координат у центр даних i повороту осей координат таким чином, щоб абсциса проходила у напрямi максимально! дисперси множини даних. Результати математичного моделювання вщоб-раженi на рис. 1-2.
Система взаемозв'язюв мiж екологiчними параметрами мiсцезростань лiсово! рослинност пiдтверджуе висновки Д.В. Воробйова щодо залежностi родючостi грунту i температури, вологозабезпеченост грунту i показника во-логостi клiмату (рис. 1). Водночас схема шюструе неможливiсть використан-ня едафiчно! сiтки для порiвняльно! оцшки мiсцезростань лiсово! рослиннос-тi в межах велико! територп. У цьому випадку едафiчна сiтка практично рiв-нозначна iнформативностi одного екологiчного фактора. Для порiвняльно! оцiнки бiльш придатш показники термiчного режиму та континентальност клiмату (рис. 2), якi вщображають рiзнi закономiрностi формування люово! рослинност (у географiчному аспектi - широта i довгота дiлянок та пов'язаш iз ними змiни екологiчних факторiв). У дев'ятивимiрному просторi еколопч-них ознак едафiчна сiтка Алексеева-Погребняка пояснюе тшьки 18,4 % за-гально! дисперсi!, тодi як двовимiрний варiант клiматично-едафiчно! сiтки (рис. 2) - 82,9 %.
1,0
Kn
0,5
х1
о4
ЧО <N
<N
1-4
О
13 tf Рч
Trl
—---о
0,0
\ Hd
\ еГ
-0,5- \
-1,0
-1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0
Factor 1 : 56,45%
Рис. 1. Система взаемозв'язшв Mirn; екологiчними параметрами мкцезростань
nicoeoi рослинност1
5 4 3
g 2
vo
<N
С 1
1-4
О
13 £ 0
О
о 0" о
о о в .а.......... о С| о о ......... Р 0 о........... ............"У о 3?..........С Че ....а........ Э о
............о о э с 3 <Р .............. >о 5 8 ч О i.O-.g- О О 0 о ......Q..... РЕ 1 с •о.......... О о б о о о О j о Ь „ ° п ° Р •Чз.........г---а---с о 1 i О О i о.... | Q.....0 0 6
""О"........ 0° о > .....0....О- о „ о ос о 6> ° о ос р >
°0 о ........... о
о о <£>с ^ СЮд, о Ь° с) *
1 2 3 4 5 6
-6 -5 -4 -3 -2 -1 0
Factor 1: 56,45%
Рис. 2. Клiматичнo-едафiчна Ытка: ординацяугруповань nicoeoi рослинност1
У загальному випадку положення угруповань люово! рослинност у npocTopi еколопчних факторiв можна визначити за формулою:
Factor = Z(kj *-), i,J = 1... 9,
i=1 Gi
де: Factorj - ос максимального варiювання люово! рослинност (комплекснi градieнти середовища); x - значення еколопчного параметра, бали; M - се-
редня арифметична величина, бали; а - стандартне вiдхилення; к - коефь щент; i - порядковий номер еколопчного фактора; j - порядковий номер oci багатовимiрного простору.
Результати обчислень для основних лiсотвiрних видiв наведет у табл. 2. Табл. 2. Коордшшщя формацш л1сово1 рослинност1 на клшатично-едафпчнш с1тщ
Фактор 1 Фактор 2
Формащя мшмальне максимальне мшмальне максимальне
значения значення значення значення
Querceta roboris -0,21 2,13 -1,63 0,63
Querceta petraeae -0,71 3,31 -1,56 1,77
Querceta pubescentis 2,70 4,45 0,49 2,10
Pineta -5,13 4,11 -1,21 3,36
Fageta -0,22 1,88 -2,63 -0,38
Abieta -0,90 1,54 -2,11 -0,60
Piceeta -5,14 1,09 -2,37 1,71
Гшотеза наших дослщжень полягала у такому твердженш. Кожна те-риторiя характеризуеться набором мюцезростань, для кожного i3 яких влас-тива певна комбiнацiя екологiчних факторiв. Iстотнi вiдхилення вiд середнiх значень (аномалп) визначають рослиннi угруповання, як рiдко трапляються у певнiй мюцевость Дане твердження, ймовiрно, справедливе не тшьки для конкретно! територii, а й для синтаксошв високого порядку - клашв i поряд-юв рослинностi, або формацiй i субформацш. У багатовимiрному просторi екологiчних параметрiв синтаксономiчним одиницям вiдповiдае певний гше-роб'ем, у межах яких також можна визначити аномальне положення рослин-них угруповань.
Результати обчислень шдтверджують правильнiсть нашо! гiпотези. Так, аномальним розташуванням у другш координатнiй чвертi кшматично-едафiчноi сiтки (рис. 2) характеризуються угруповання Cembreto - Piceetum vaccinioso - sphagnosum, Pinetum sphagnosum, Pinetum empetroso - myrtillo-so - sphagnosum (Карпати), Pinetum ledoso - sphagnosum, Pinetum eriophoro-so - sphagnosum, певною мiрою також Pinetum rhododendrosum, субформащя Alneto - Pineto - Piceeta (Полюся). Окремi iз вказаних синтаксонiв не е рщюс-ними, проте для них часто властива тенденщя негативних змш унаслiдок антропогенного впливу (передуЫм, осушення земель).
Високими значеннями першого i другого фактора (перша координатна чверть) характеризуються лiсовi угруповання формацш Pineta pallasianae, Qu-erceta pubescentis (Крим), а також лiсостеповi й степовi чагарниковi заростi Amygdaleta nanae, Caraganeta fruticis, Ceraseta fruticosae. Pruneta stepposis. Таким чином, перша вюь максимального варшвання представляе собою еколо-пчний ряд вертикально! поясностi та широтно! зональностi, за межами якого формуються мiсцезростання трав'яно! рослинностi (луки, болота i степи).
У межах кожно! формацп за значеннями комплексних градiентiв сере-довища також можна видшити екстремальнi мiсцезростання, Так, у формацп скельнодубових лiсiв мiнiмальними значеннями першого фактора характеризуються рщюсш для швшчного макросхилу Укра!нських Карпат острiвнi ре-
лiктовi угруповання i3 домiнуванням у трав'яному покривi Vaccinium myrtil-lus L., а максимальними - асощацп Quercetum (petraeae) dorycnosum, Q. p. brachypodiosum (pinnatae), Q. p. laserosum (trilobae) (Крим). Ц мюцезростання пов,язанi i3 несприятливими грунтовими умовами, унаслiдок чого деревостан мае дуже низьку продуктившсть. У формацп звичайнодубових лiсiв макси-мальнi значення першого фактора властивi угрупованням байрачних лiсiв Quercetum (roboris) aegonychonosum, Q. r. melicosum (pictae), Q. r. violosum (odoratae et hirtae).
Буковi фiтоценози з пануванням у покривi Allium ursinum L. - видом, занесеним до "Червоно! книги Украши" - приуроченi до трансакумулятивних у геохiмiчному вiдношеннi схилiв [16]. Вони зосередженi переважно в районах Буковинських Карпат, Сянсько-Стрийсько! верховини та Сколiвських Бески-дiв. Еколопчна специфiчнiсть ще! групи асоцiацiй також шдтверджуеться !х розташуванням на клiматично-едафiчнiй сiтцi. У формацп букових лiсiв цi угруповання характеризуються найвищими значеннями першого фактора.
Висновки
1. 1з врахуванням кл1матичних та едаф1чних фактор1в типолопчна штка Алексеева-Погребняка характеризуемся низькою шформативтстю. У дев'ятивим1рному простор! еколопчних ознак вона пояснюе тшьки 18,4 % загально! дисперси.
2. Двовим1рний вар1ант кл1матично-едаф1чно! штки, отриманий шляхом мате-матичного моделювання, пояснюе 82,9 % загально! дисперси. Перша вшь максимального варшвання лшово! рослинност е ввдображенням вертикально! поясност i широтно! зональности
3. Багатовимiрна ординацiя угруповань лiсовоi рослинностi на ^матично-еда-фiчнiй сiтцi може слугувати основою для оценки раритетностi фiтоценозiв. Аномальнi вiдхилення координат вiд середтх значень у межах територii (ге-ографiчний аспект) або рослинно! формацй (фiтоценотичний аспект) харак-теризують граничт мiсцезростання, де формуються рiдкiснi угруповання.
Лггература
1. Айвазян С.А., Бухштабер В.М., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика: Классификация и снижение размерности. - М.: Финансы и статистика, 1989. - 607 с.
2. Бельгард А.Л. Лесная растительность юго-востока УССР. - К.: Изд-во Киев. унта, 1950. - 263 с.
3. Биоиндикация загрязнений наземных экосистем/ Под ред. Р. Шуберта. - М.: Мир, 1988. - 348 с.
4. Воробьев Д.В. Методика лесотипологических исследований. - Харьков: Изд-во ХСХИ, 1959. - 143 с.
5. Голубец М.А. Ельники Украинских Карпат. - К.: Наук. думка, 1978. - 264 с.
6. Голубец М.А., Малиновский К.А. Принципы классификации и классификация растительности Украинских Карпат// Ботан. журн. - 1967. - 52, № 2. - С. 189-201.
7. Дейвисон М. Многомерное шкалирование: Методы наглядного представления данных. - М.: Финансы и статистика, 1988. - 254 с.
8. Дщух Я.П., Плюта П.Г. Фгтошдикащя еколопчних фактор1в. - К.: Наук. думка, 1994. - 280 с.
9. Дюк В., Самойленко А. Data Mining: учебный курс. - СПб: Питер, 2001. - 368 с.
10. Енюков И.С. Методы, алгоритмы, программы многомерного статистического анализа. - М.: Финансы и статистика, 1986. - 232 с.
11. Зайцев Г.Н. Математика в экспериментальной ботанике. - М.: Наука, 1990. - 296 с.
12. Миркин Б.Г. Анализ качественных признаков и структур. - М.: Статистика, 1980. - 349 с.
13. Погребняк П.С. Основы лесной типологии. - К.: Изд-во АН УССР, 1955. - 456 с.
14. Рослиншсть УРСР. Люи. - К.: Наук. думка, 1971. - 460 с.
15. Соломаха В.А. Синтаксож^я рослинносп Укра!ни// Укр. фгтоцен. зб. Сер. А -1996, № 4 (5). - 119 с.
16. Стойко С.М., Мшкша Л.1., Ященко П. Т. та ш. Раритетш ф^оценози захщних регiонiв Укра!ни (Регiональна "Зелена книга"). - Львiв: Поллi, 1997. - 190 с.
17. Цыганов Д.Н. Фитоиндикация экологических факторов в подзоне хвойно-широ-колиственных лесов. - М.: Наука, 1983. - 198 с.
УДК 630*5 Доц. М.П. Горошко, канд. с.-г. наук;
acnip. П.М. Молочный - УкрДЛТУ
СКЛАДОВ1 ABTOMATroOBAHOÏ СИСТЕМИ КОМПЛЕКСНОГО ОПРАЦЮВАННЯ ПРИРOДOOХOРOННOÏ ШФОРМАЦП ПРИРОДНОГО ЗАПОВ1ДНИКА "РОЗТОЧЧЯ" З ВИКОРИСТАННЯМ Г1С-ТЕХНОЛОГ1Й
Наведено результати створення елеменпв геошформацшно1 системи ПЗ "Роз-точчя". Проаналiзовано шляхи використання Г1С у заповiднiй cnpaBi. Для розширен-ня бази даних необхiдно опрацювати методи поповнення Г1С iнформацieю з космiч-них знiмкiв.
Ключов1 слова: автоматизована система комплексного опрацювання прородо-охоронно1 шформацп, геоiнформацiйна система, космiчний знiмок
Doc. M.P. Gorosko; doctorate P.M. Molochnij - USUFWT
Creations of the automated system of complex processing of nature protection information nr "Roztochchya" using GIS-technologies
There are the results of creation of elements of geoinformation system NR "Roz-tochchya". The analysed ways of use GIS in nature protection. For expansion of a database it is necessary to process methods of updating GIS the information from space images.
Keywords: automated system of complex processing of nature protection information, geoinformation system, space image.
Важливою умовою ефективност природоохоронноï справи е наяв-шсть систематизованоï шформацп про кшьюсну, яюсну та економ1чну характеристики люових земель i насаджень, \х динамжу. Це у свою чергу вимагае створення кадастру люових земель природоохоронних об'екпв, вироблення шляxiв оптимiзацiï i повшшого використання родючостi грунлв та шдвищен-ня продуктивностi лiсiв.
Структурною частиною кадастру люових земель е кшьюсний облiк земель лiсового фонду, що вимагае створення бази даних про лiсовi насаджен-ня, а також створення люових кадастрових карт [3]. Отже, ведення люового кадастру вимагае поеднання картографiчноï i семантично!' iнформацiï. Таке поеднання, а також наступний анашз можливi при застосуванш геошформа-цiйниx систем (Г1С).
Концепщя розвитку заповiдноï справи згiдно з постановою Верxовноï Ради Украши "Про Програму перспективного розвитку заповiдноï справи в
