Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Охрана и защита, обустройство, индикация и тести-рование природной среды. Сборник статей студентов, аспирантов и преподавателей: Научно-учебное издание

Мазуркин П. М.,

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КУРТИНЫ ЛЕСНЫХ ДЕРЕВЬЕВ (П.М. Мазуркин, Е.А. Степкина, бакалавр техники и технологии)

Удельные показатели лесных земельных участков получаются на единицу площади лесного древостоя, причем на крестообразной пробной площади при одинаковых рпобных площадках размерами 20 х 10 м. Центральный квадрат получает размеры 20 х 20 м [1], что несколько отличает его от других пробных площадок. Однако, с учетом площади местопроизрастания материнского дерева размерами квадрата 10 х 10 м, получается, что расстояния до середины пробных площдаок размером 20 х 10 м нужно начинать измерять по геодезическим направлениям от сторон малого центрального квадрата.

Обработка данных проведенных измерений густоты размещения лесных деревьев на пробных площадках прямоугольной формы одинаковых размеров проводилась по следующим удельным показателям:

n - плотность размещения на участке леса всех деревьев, шт./ар;

n_E - плотность размещения на прямоугольных одинаковых пробных площадках деревьев ели, шт./ар;

 - плотность размещения подроста ели среди других деревьев, включая и не главные породы древостоя, шт./ар.

Численность деревьев определяется подсчетом деревьев на размеченных колышками и лентами пробных прямоугольных площадках размерами 20 х 10 м.

Поэтому полученные формулы численности и плотности распределения на постоянной площади прямоугольных участках одинаковы.

В формулах были приняты следующие условные обозначения: N - численность деревьев различных видов и возраста на каждой прямоугольной пробной площадке, шт.; i - номер кольца шириной B с прямоугольными площадками размерами  по сторонам света, начиная от квадрата  с центральным квадратом  места произрастания материнского дерева ели, на крестообразной пробной площади; B - ширина кольца или прямоугольной пробной площадки, исходя из половины высоты материнского дерева, м; S - площадь пробной площадки разной конфигурации, ар (100 м²); L - расстояние до середины пробной прямоугольной площадки, м.

Рассмотрим параметры прямоугольных пробных площадок, расположенных по сторонам света от центрального квадрата площадью

.                     (1)

Затем для последующей прямоугольной площадки по заданному радиальному направлению площадь участка будет равной

.            (2)

Все прямоугольные пробные площадки относительно сторон света (север, восток, юг и запад) имеют равную площадь в 2 ар или 200 м².

Плотность всех деревьев на пробной площади кв. 37. Табличная модель по результатам измерений приведена в данных таблицы 1. Причем заметим, что доля ели на выделе 8 кв. 37 равна 50 %. Поэтому территориальная структуризация, т.е. территориальное экологическое равновесие (баланс), у деревьев ели здесь богаче. Поэтому будем искать волновые закономерности биоэнергетики лесных деревьев.

Север. После идентификации трех уравнений получили математическую модель, включающую тренд в виде постоянного члена и стресса, и волновую функцию, в виде формулы

.                 (3)

Коэффициент корреляции равен единице.

Восток. Вместе по всем трем составляющим получилась аналогичная северному направлению формула

.                (4)

Эвристической идентификацией найденных свойств и отдельных закономерностей, то есть апостериорной информации, формулируются новые выводы и выдвигаются неизвестные гипотезы.

Юг. Биотехническая закономерность показывают плавное изменение плотности лесных деревьев по формуле

.                    (5)

Важнее не наличие сильного биоэнергетического колебания, а его результативный характер, то есть амплитудно-частотная характеристика. Но, как и по другим сторонам света, на юг колебательное возмущение имеет кризисный для популяции лесных деревьев характер.

Запад. Вместе тренд и волна дают биотехническую закономерность в виде трехчленной формулы

.                 (6)

Отрицательный знак показывает, что волновое возмущение получает начало раньше начала системы координат. На западном направлении начало координат биоэнергетического воздействия находится за материнским деревом на восток на 3,93144 ×9,93375 / π ≈  12,43 м.

Плотность ели на пробной площади кв. 37. Исходные данные приведены в таблице 2. Плотность деревьев ели в центре квадрата очень низка и равна всего 0,75 шт./ар, хотя размеры 20× 20 м.

На четырех пробных площадках наблюдается максимальное значение плотности. Средняя плотность на лентах леса по сторонам света максимально равна 7,15 шт./ар в западном направлении.

Север. Малый интервал значений показателя по таблице 2 на прямоугольных площадках показывает на северном направлении (фиг. 6) спокойное изменение основной тенденции в общей формуле

.           (7)

Так, например, начальный период успокаивающегося колебания стал равным 33,48 м, а начало действия волны находится на близком от центра расстоянии 0,089046 × 16,73948 / π = 0,47 м в северную же сторону. Этот эксцентриситет биоэнергетического воздействия сравним не только с диаметром кроны, но и с диаметром ствола.

Восток. Вместе, после повторной параметрической идентификации всех составляющих, получили формулу

.           (8)

Формула (8) полагает наличие сильной флюктуации на участке длиной в 10 ... 30 м. Но частота колебания существенно снижается из-за того, что период нарастает с удалением от материнского дерева ели.

Начиная от расстояния 50 м, в дальнейшем происходит плавное, но сильное, снижение биоэнергетического влияния центральной ели.

Юг. Вместе была получена четырехчастная закономерность

.    (9)

Общая модель (9) показывает, что ближняя к центру ели волна является позитивной, направленной на адаптацию деревьев ели на круговой площадке радиусом почти до 50 м.

Дальняя волна с нарастающей амплитудой является кризисной, то есть характеризует кризисную адаптацию деревьев ели к условиям своего произрастания. Южное направление получило два колебательных возмущения по показателю плотности деревьев ели.

Поэтому по сложности конструкции общая модель будет содержать две волны и четыре составляющие.

Запад. Вместе (фиг. 9) после совместной параметрической идентификации трех составляющих получилась модель вида

.                     (10)

Через многие годы, с начала репродуктивного периода ели, образовалась сложная фигура плотности распределения у деревьев ели. Однако, этому возможно объяснение как феномену, так как уже растущие ели мешали бы правильному распределению семян ветром от матери.

Поэтому правильное теоретическое объяснение сводится к тому, что внутри древостоя происходит многолетнее управляющее влияние биополя материнской ели, активно и постоянно влияющей на проращивание семян именно в том месте, на котором нужно и на котором возможно проращивание по условиям произрастания леса. Однако само многолетнее влияние также имеет цикличный характер, - ведь максимальное плодородие ели наступает циклично один раз примерно в семь лет.

Плотность подроста ели на пробной площади кв. 37. Как видно из данных табл. 3, имеется сильная разница в плотности подроста ели по разным сторонам света. Из-за разницы в площади территории, плотность подроста ели на центральном круге больше по сравнению с центральным квадратом на 100 (0,64-0,50) / 0,50 = 28,0 %.

В среднем по радиальным направлениям прямоугольных пробных площадок по убыванию плотности подроста ели все стороны света ранжируются по следующему предпорядку предпочтительности: запад (4,9 шт./ар), юг (3,5 шт./ар), восток (1,85 шт./ар) и север (0,55 шт./ар).

Север. Вместе четыре составляющие, вначале идентифицированные последовательно, после параллельной «встряски» имеют вид

,                  (11)

, ,

,

,

, ,

, .

Модель (11) получила правильно упорядоченную запись, которая удобна при большом количестве получаемых волновых составляющих.

Радиальное распределение подроста ели, хотя и незначительно расстраивалось человеком в прошлом, но имеет некоторые пустоты на ленточном участке леса в северном направлении. Они, по-видимому, заполнятся проростками ели в недалеком будущем.

Восток. На эту сторону света вместе составляющие дали готовую модель биотехнической закономерности вида

 = n₁ +n₂ + n₃,                 (12)

, ,

,

,

.

Высокая математическая адекватность модели (12), а также её отдельных составляющих, показывают высокую эвристическую ценность волновой теории размещения деревьев на выделе леса относительно множества материнских деревьев.

Юг. Сразу же видно, что эффект влияния солнечного освещения непосредственно около материнской ели не просматривается. Виной этому является человек, многие годы заходивший с южной стороны со своими меркантильными интересами для незаконной рубки деревьев.

Поэтому вместе (фиг. 12) три части дают модель:

 = n₁ +n₂ + n₃,                  (13)

, ,

,

,

.

Пробные площадки по размерам в идеале должны соответствовать форме и размерам биогрупп лесных деревьев. Однако даже простейшие прямоугольные формы пробных площадок, при постоянных их размерах, оказались эффективными. Они позволили получать высокоточные статистические модели, состоящие из суммы высокоадекватных нескольких устойчивых биотехнических закономерностей.

Запад. Вместе постоянный член, стрессовое возбуждение и вейвлет-функция дают после повторной идентификации формулу

 = n₁ +n₂ + n₃,               (14)

, ,

,

,

.

Между точками в интервале 20...30 м от края места произрастания материнского дерева, имеется высокая плотность подроста ели.

Эффективность нового способа в том, что он позволяет применять как известные методы таксации древостоя, так и предлагаемый способ распределения деревьев относительно центральной материнского дерева по прямоугольным пробным площадкам, сориентированным на крестообразной пробной пощади по геодезическим направлениям.

Литература

1. Мазуркин, П.М. Экологическое равновесие древостоя / П.М. Мазуркин, Е.А. Степкина. - М.: Изд-во «Академия естествознания», 2009. - 240 с.